Методические рекомендации для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 18.02.06 «Химическая технология органических веществ»
учебно-методический материал

Государственное бюджетное  профессиональное образовательное учреждение

ДЗЕРЖИНСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ ИМЕНИ КРАСНОЙ АРМИИ

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Методические рекомендации

для студентов-заочников образовательных учреждений среднего

профессионального образования

по специальностям

18.02.06 «Химическая технология органических веществ»

Дзержинск, 2017

ВВЕДЕНИЕ

Программой дисциплины «Аналитическая химия» предусматривается изучение химических и физико-химических методов исследования состава вещества и овладение этими методами.

Программа изучает разделы «Оценка достоверности аналитических данных», «Качественный анализ», «Количественный анализ», «Физико-химические методы анализа».

Вопросы химического анализа излагаются на основе закона действия масс и периодического закона Д.И. Менделеева.

В основу раздела «Качественный анализ» положена кислотно-щелочная классификация катионов, т.е. этот метод освобожден от многих недостатков, присущих сероводородному методу и может быть использован в лабораториях, не имеющих специально приспособленных помещений. К тому же он сохраняет принцип систематического хода анализа, что дает возможность на практике ознакомиться с реакциями осаждения, окисления-восстановления, а также с процессами растворения, гидрохимического расщепления, действием буферных растворов.

Несмотря на то, что классические методы качественного анализа на практике заменяются физико-химическими методами анализа, практикум по качественному анализу имеет большое воспитательное значение, т.к. способствует развитию профессионального мышления, развивает такие качества, как аккуратность, наблюдательность, трудолюбие.

В процессе проведения анализов необходимо привить учащимся умение тщательно выполнять работу, бережно относиться к приборам. Экономно расходовать реактивы, строго соблюдать правила техники безопасности, рационально использовать рабочее время.

Все работы оформляются учащимися в лабораторном журнале в соответствии с требованиями ЕСТД.

При оценке лабораторной работы учитывается техника ее выполнения, качество оформления в лабораторном журнале, точность результатов анализов.

В результате изучения предмета учащиеся должны понять значение аналитической химии в развитии науки и техники, ее роль в разработке методов контроля производства, регулирования технологических процессов и управления ими; овладеть техникой проведения анализов, контрольных определений, освоить приемы работы с приборами и аппаратурой, применяемый для этих целей в практике заводских лабораторий, научиться самостоятельно определять показатели, характеризующие состав вещества, изучить правила техники безопасности.

Для закрепления пройденного материала предусматривается проведение двух контрольных работ.

В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

• о значении химического анализа;
• о методах качественного и количественного анализа;
• о чувствительности и специфичности аналитических реакций;

знать:

• аналитическую классификацию ионов;
• аппаратуру и технику выполнения анализов;
• приемы безопасной работы в лаборатории;

уметь:

• анализировать вещество с соблюдением правил техники безопасности;
• описать уравнениями химических реакций ход анализа (с использованием справочной литературы);
• производить расчеты результатов анализа;
• рассчитать абсолютную и относительную ошибку;
• пользоваться справочной литературой.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Раздел 1. Качественный анализ

Диссоциация, номенклатура.

Строение комплексных соединений.

Общая характеристика групп катионов и анионов.

Реакции окисления-восстановления.

Оформление отчетов к лабораторным работам. Аналитические реакции катионов I, III, IV групп. Характерные реакции на анионы.

Выполнение и оформление лабораторной работы «Анализ соли, растворимой в воде».

Раздел 3. Количественный анализ

Тема 1. Гравиметрический анализ

Операции гравиметрического анализа (составление конспекта).

Лабораторная работа «Определение содержания бария в растворе хлорида бария».

Лабораторная работа «Определение влажности серного колчедана» – оценка достоверности.

Тема 2. Титриметрический анализ

Способы приготовления стандартных растворов. Установочные вещества, требования к ним – работа с учебником.

Тема 2.1. Метод кислотно-основного титрования

Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Буферные растворы, кривые титрования – работа с учебником.

Лабораторная работа «Определение содержания серной кислоты в растворе методом кислотно-основного титрования.

Тема 2.2. Метод окисления-восстановления

Окислительно-восстановительные потенциалы. Кривые титрования в оксидиметрии – работа с учебником. Выполнение расчетов к лабораторной работе «Определение содержания железа (II) в растворе соли Мора.

Тема 2.3. Метод комплексонометрии

Выполнение расчетов к лабораторной работе «Определение нитрата магния в растворе».

Раздел 4. Физико-химические методы анализа

Тема 4.1. Колориметрический метод анализа

Методы определения концентрации в колориметрии – работа с учебником. Построение градуировочного графика в лабораторной работе.

Тема 4.2. Хроматографический метод  анализа

Классификация хроматографических методов анализа – работа с учебником. Выполнение расчетов к лабораторной работе «Определение содержания нитрата магния методом ионообменной хроматографии».

Тема 4.3. Рефрактометрический метод анализа

Зависимость показателя преломления от различных факторов; область применения – работа с учебником. Выполнение расчетов к лабораторной работе «Идентификация ве6щества по значению его молекулярной рефракции».

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Качественный анализ

Тема 1.1. Катионы

Студент должен:

знать:

• характеристику аналитических реакций;
• виды реактивов;
• аналитическую классификацию катионов;
• действие групповых реактивов;

уметь:

• обнаружить катионы по заданию;
• обосновать выбор и ход анализа катионов в соответствии с конкретным заданием;
• обосновать уравнением химических реакций достоверность результатов анализа;
• написание уравнения диссоциации комплексной соли;
• дать название комплексной соли в соответствии с конкретным заданием.

Основные понятия качественного химического анализа. Аналитические реакции. Виды реактивов. Дробный и систематический анализ. Аналитическая классификация катионов.

Аппаратура и техника выполнения качественного химического полумикроанализа. Комплексные соединения, их строение, номенклатура. Диссоциация комплексных соединений. Общая характеристика групп катионов. Групповые реактивы. Реакции окисления-восстановления.

Качественный анализ изучает качественный состав вещества, т.е. определяет, из каких элементов или ионов состоит данное вещество.

Химический анализ может выполняться «сухим путем»: анализируют вещество, не растворяя, или «мокрым путем»: сначала исследуемое вещество растворяют, а затем определяют его состав.

Аналитическая реакция – это такая реакция между ионами при которой происходит внешнее изменение (выпадение осадка, выделение газа, изменение окраски).

Виды реактивов

Чувствительный реактив – это реактив, открывающий очень малую концентрацию ионов.

Специфический реактив – это реактив, который открывает один ион в присутствии других ионов.

Групповой – это реактив, который открывает группу ионов и позволяет отделить ее от других групп.

Общеаналитический реактив – это реактив, который открывает несколько ионов, но не является групповым.

Классификация катионов

1. Сероводородная классификация – групповыми реактивами в основном являются соли сероводородной кислоты.
2. Кислотно-щелочная классификация – групповыми реактивами являются растворы кислот и щелочей.

Таблица 1 – Кислотно-щелочная классификация катионов

Методы качественного анализа смеси ионов

1. Дробный метод – выполняется, когда на анализируемые ионы есть специфические реактивы. В этом случае смесь делят на несколько частей (по количеству открываемых ионов) и к каждой части приливают специфический реактив на один из ионов.
2. Систематический метод – выполняется, когда на анализируемые ионы нет специфических реактивов. В этом случае с помощью определенных операций каждый ион отделяют от смеси, а затем открывают каким-либо реактивом.

Комплексные соли

Комплексная соль – это сложное соединение в состав которого входит комплексный ион, он выделяется квадратными способами.

Комплексная соль диссоциирует в растворе по двум ступеням. По первой ступени, как сильный электролит (диссоциация протекает необратимо) – на простой и комплексный ионы. По второй ступени, как слабый электролит, т.е. обратимо (комплексный ион диссоциирует на простые ионы).

«Строение, диссоциация и номенклатура комплексных солей»

     Комплексная соль – это сложное соединение в состав которого входит комплексный ион, он выделяется квадратными способами.

Координационная теория А.Вернера

         В 1893 г. швейцарским химиком-неоргаником Альфредом Вернером (1866–1919) была сформулирована теория, позволившая понять строение и некоторые свойства комплексных соединений и названная координационной теорией. Поэтому комплексные соединения часто называют координационными соединениями. Соединения, в состав которых входят сложные ионы, существующие как в кристалле, так и в растворе, называются комплексными, или координационными.

Строение комплексных солей

      Согласно координационной теории Вернера комплексная соль имеет следующее строение:

1. Комплексообразователь – катион металла (d-элемента в основном).
2. Лиганд (адденд) – отрицательно заряженные ионы или нейтрально-полярные молекулы (NH3, H2O), расположенные вокруг комплексообразователя.

Координация лигандов около комплексообразователя является характерной чертой комплексных соединений (рис. 1).

3. Координационное число – это количество лигандов, расположенных вокруг комплексообразователя.

    Значение координационного числа комплексообразователя зависит от его природы, степени окисления, природы лигандов и условий (температура, концентрация), при которых протекает реакция комплексообразования. Координационное число может иметь значения от 2 до 12. Наиболее распространенными являются координационные числа 4 и 6. Для координационного числа 4 структура комплексных частиц может быть тетраэдрической [AlBr4]– (рис. 2) и в виде плоского квадрата [Pt(NH3)2Cl2] (рис. 3). Комплексные соединения с координационным числом 6 имеют октаэдрическое строение [AlF6]3– (рис. 4).

4. Внутренняя сфера состоит из комплексообразователя и лигандов и заключается в квадратные скобки.     При изображении комплексных соединений внутреннюю сферу (комплексный ион) ограничивают квадратными скобками. Остальные составляющие комплексного соединения расположены во внешней сфере (рис. 5).

5. Внешняя сфера состоит из простых ионов.

   Суммарный заряд ионов внешней сферы должен быть равен по значению и противоположен по знаку заряду комплексного иона (рис.6):

Заряд комплексного иона легко подсчитать, зная степень окисления составляющих его частей.

Классификация комплексных соединений

Большое многообразие комплексных соединений и их свойств не позволяет создать единую классификацию. Однако можно группировать вещества по некоторым отдельным признакам.

1) По составу.

2) По типу координируемых лигандов.

а)  Аквакомплексы – это комплексные катионы, в которых лигандами являются молекулы H2O. Их образуют катионы металлов со степенью окисления +2 и больше, причем способность к образованию аквакомплексов у металлов одной группы периодической системы уменьшается сверху вниз.         Примеры аквакомплексов:        [Al(H2O)6]Cl3, [Cr(H2O)6](NO3)3.

б)  Гидроксокомплексы – это комплексные анионы, в которых лигандами являются гидроксид-ионы OH–. Комплексообразователями являются металлы, склонные к проявлению амфотерных свойств – Be+2, Zn +2, Al+3, Cr+3.             Например:     Na[Al(OH)4], Ba[Zn(OH)4].

в) Аммиакаты – это комплексные катионы, в которых лигандами являются молекулы NH3. Комплексообразователями являются d-элементы.        Например:     [Cu(NH3)4]SO4, [Ag(NH3)2]Cl.

г) Ацидокомплексы – это комплексные анионы, в которых лигандами являются анионы неорганических и органических кислот.    Например:    K3[Al(C2O4)3],  Na2[Zn(CN)4],   K4[Fe(CN)6].

3) По заряду внутренней сферы.

Номенклатура комплексных соединений

Наибольшее распространение имеет номенклатура, рекомендованная IUPAC.

Соли с комплексным анионом

1. Называют координационное число греческим числителем:

2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 8 – окта.

2. Называют лиганд с окончанием «о»

(Cl)- - хлоро, (ОН)- - гидроксо, (CN)- - циано, (NO2)- - нитрито, (NO3)- - нитрато, (SCN)- - родано.

3. Называют комплексообразователь с окончанием «ат»

золото – аурат,  никель – никилиат,  ртуть – меркуриат,  кадмий – кадмиат, кобальт – кобальтат,  железо – феррат, олово – станиат,  сурьма – стибат, серебро – аргентат, свинец – плюмбиат

4. После названия комплексообразователя римской цифрой в скобках указывают его валентность.
5. Называют внешнюю сферу, простой ион в родительном падеже.

                          Пример: К3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия

Соль с комплексным катионом

1. Называют кислотный остаток (внешняя сфера).
2. Называют координационное число  греческим числителем:

2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 8 – окта..

3. Называют лиганд.
4. Называют комплексообразователь в родительном падеже с указанием валентности.

Пример: [Ag(NН3)2]Cl – хлориддиаммин серебра (I)

Химические свойства комплексных соединений

1. В растворе комплексные соединения ведут себя как сильные электролиты, т.е. полностью диссоциируют на катионы и анионы:    [Pt(NH3)4]Cl2 = Pt(NH3)4]2+ + 2Cl–,

                                                                    K2[PtCl4] = 2K+ + [PtCl4]2–.

Диссоциация по такому типу называется первичной.

Вторичная диссоциация связана с удалением лигандов из внутренней сферы комплексного иона:    [PtCl4]2–  PtCl3– + Cl–.

Вторичная диссоциация происходит ступенчато: комплексные ионы ([PtCl4]2–) являются слабыми электролитами.

2. При действии сильных кислот происходит разрушение гидроксокомплексов, например:

а) при недостатке кислоты:    Na3[Al(OH)6] + 3HCl = 3NaCl + Al(OH)3 + 3H2O;

б) при избытке кислоты:         Na3[Al(OH)6] + 6HCl = 3NaCl + AlCl3 + 6H2O.

3. Нагревание (термолиз) всех аммиакатов приводит к их разложению, например:

[Cu(NH3)4]SO4  CuSO4 + 4NH3.

Значение комплексных соединений

    Например: Na3[AlF6] – криолит, KNa3[AlSiO4]4 – нефелин (минералы, комплексные соединения, содержащие алюминий).

 - Современная химическая отрасль промышленности широко использует координационные соединения как катализаторы при синтезе высокомолекулярных соединений, при химической переработке нефти, в производстве кислот.

Пример разбора комплексных солей

   Название: хлориддиаммин серебра (I)                         Название: гексацианоферрат (III) калия

Лабораторные работы

1. Действие групповых реактивов на катионы I, III, IV групп.
2. Аналитические реакции катионов I, III, IV групп.
3. Анализ смеси катионов I группы.

Тема 1.2. Анионы

Студент должен:

знать:

• аналитические реакции анионов;

уметь:

• обнаружить анионы.

Аналитическая классификация анионов. Общая характеристика. Характерные реакции на анионы.

В основе классификации лежит отношение анионов к групповым реактивам.

Таблица 2 – Классификация анионов

Лабораторная работа

1. Характерные реакции: хлорид-, бромид-, йодид-, карбонат-, сульфат-, сульфит-, нитрат-ионов.

Тема 1.3. Анализ солей

Студент должен:

уметь:

• провести анализ сухой соли, растворимой в воде.

Подготовка вещества к анализу. Методы проведения сухой соли в растворе. Предвари тельные испытания соли неизвестного состава, ход анализа.

Анализ соли

1. Предварительные испытания

1. Внешний осмотр (цвет, однородность, вид кристаллов)
2. Подготовка вещества к анализу (измельчение)
3. Окрашивание пламени
4. Испытание среды раствора с помощью индикатора

2. Растворение

Анализируемое вещество сначала пытаются растворить в дистиллированной воде на холоду, а затем при нагревании. Если вещество не растворилось, его растворяют на холоду в уксусной кислоте, а затем при нагревании в уксусной кислоте. Если вещество не растворилось, то растворяют в разбавленной азотной кислоте. Если вещество не растворилось, его растворяют в концентрированной азотной кислоте, а затем в царской водке.

3. Анализ катиона и аниона

Методика анализа соли, растворенной в воде

1. Растворение соли

Несколько крупинок соли обрабатывают дистиллированной водой сначала на холоде, затем при нагревании (если в холодной воде соль не растворяется).

2. Определение групповой принадлежности катиона

1. К одной части раствора соли приливают метиловый спирт и 3-5 капель 2N раствора серной кислоты. Выпадение осадка говорит о присутствии катиона II группы.
2. Если в первом случае осадок не выпадает, ко второй части раствора приливают 1-2 капли раствора щелочи. Если выпадает осадок в виде мути, приливают избыток раствора щелочи. Если осадок растворился, то катион относится к III группе, если не растворился, то к IV группе.
3. Если ни в одном случае осадок не выпадает, то катион относится к VI группе.

3. Открытие катиона

Выполняется с помощью характерных реакций, причем начинают открытие с того катиона, на который есть специфический реактив.

4. Удаление катиона

Если катион не относится к VI группе, он мешает открытию аниона и его нужно удалить. Для этого раствор соли помещают в тигель, приливают избыток карбоната натрия, нагревают (не до кипения). При этом катион соли выпадает в осадок. Раствор с осадком приносят в центрифужную пробирку и центрифугируют. Осадок отбрасывают, а к раствору, который называют «содовой вытяжкой» приливают при нагревании уксусную кислоту до прекращения выделения пузырьков газа. Это необходимо для удаления из раствора избытка карбонат-ионов.

Na2CO3 + CH3COOH →

Полученный раствор делят на три пробирки.

5. Определение групповой принадлежности аниона

К раствору, полученному после удаления катиона (если удаление катиона не проводилось, то к раствору соли) приливают: в одну пробирку 2N раствор хлорида бария, во вторую 2N раствора нитрата серебра и по таблице анионов определяют, к какой группе принадлежит анион.

6. Открытие аниона

Выполняют с помощью характерных реакций на анионы данной группы. Для исследования используют раствор, полученный в IV операции, находящийся в третьей пробирке (или раствор  соли, если удаление катиона не проводилось).

По окончании работы составляют формулу соли.

Лабораторная работа

1. Проведение анализа соли, растворимой в воде

Раздел 2. Оценка достоверности аналитических данных

Студент должен:

иметь представление:

• о типах ошибок в анализе;
• о точности метода (дисперсия, стандартное отклонение);
• о доверительном интервале;
• о доверительной вероятности.

Абсолютные и относительные ошибки. Случайные погрешности. Доверительный интервал. Стандартное отклонение среднего результата. Методы математическорй обработки результатов анализа.

При выполнении анализа возможны ошибки:

1. Грубые ошибки (результат небрежной работы) – их выявляют и устраняют
2. Систематические ошибки – зависят от особенности метода анализа (недостаточной точности весов, разновесов, загрязненности реактивов) – их устраняют или вводят поправки.
3. Случайные ошибки зависят от помех несовершенства приборов и органов чувств, а также внешних условий (загрязненности воздуха, колебания температуры и влажности) – их можно уменьшить, увеличив число параллельных опытов.

Влияние случайной ошибки на конечный результата можно уменьшить путем обработки результата анализа, методами статистики. Для этого вычисляют:

1. Абсолютная ошибка – это разность между истинным значением величины и найденным.

2. Относительная ошибка – это отношение абсолютной ошибки к истинному значению.

Обработка результата анализа производится в следующем порядке:

1. среднее арифметическое значение

где n – число опытов.

2. определяют отклонение каждого результата от среднего

3. дисперсия (разброс), V

4. определение стандартного отклонения S

Дисперсия и стандартное отклонение характеризуют точность анализа, чем меньше эти величины, тем точнее анализ.

5. Если из-за ошибок измерения истинной величины невозможно, то находят интервал значений, в котором находится истинная величина. Его называют доверительным интервалом.

ta – коэффициент Стьюдента. Определяется  по таблице в зависимости от доверительной вероятности и числа степеней свободы.

Доверительная вероятность (d) – задается экспериментаторами, обычно d=0,95 или d=0,99

Таблица 3 - Коэффициент нормированных отклонений (при малом числе наблюдений) tα; k

Число степеней свободы k

k = n – 1

6. истинное значение определенной величины

Пример обработки результата

При обработке содержания меди получены следующие данные:

, , ,

1)

2)

3)

4)

5)

при  и  по таблице

6)

Лабораторная работа

1. Определение влажности серного колчедана

Студент должен: произвести обработку результата анализа в лабораторной работе «Определение влажности серного колчедана»

Раздел 3. Количественный анализ

С помощью количественного анализа можно определить количественные соотношения составных частей, содержание определяемого вещества в образце или концентрацию раствора, содержание примеси.

Методы количественного анализа (химические)

1. Гравиметрический (весовой) анализ
2. Титриметрический (объемный) анализ
3. Газовый анализ – основан на измерении объемов газообразных веществ, вступающих в реакцию или полученных в результате реакций.

Тема 3.1. Гравиметрический анализ

Операции гравиметрического анализа. Расчеты в гравиметрическом анализе. Ошибки при оценке результатов определений (абсолютная и относительная). Лабораторное оборудование в гравиметрическом анализе.

Гравиметрический анализ основан на получении осадков и их взвешивании. По массе осадка и его формуле определяют количество анализируемого вещества.

Основной недостаток метода – большие затраты времени. Достоинство – большая точность.

Операции гравиметрического анализа

1. Отбор средней пробы и подготовка вещества к анализу
2. Взятие навески (это количество вещества, которое берется для анализа)
3. Растворение навески
4. Осаждение
5. Проба на полноту осаждения
6. Фильтрование и промывка осадка
7. Проба на полноту промывки
8. Высушивание осадка
9. Прокаливание осадка
10. Взвешивание осадка

Для проведения этих операций используется следующая посуда и оборудование:

1. Посуда общего назначения

1. Химический стакан
2. Плоскодонная колба
3. Коническая колба
4. Химическая воронка
5. Бюкс – для хранения твердых веществ, поглощающих влагу, взвешивания и высушивания твердых веществ
6. Тигель для прокаливания
7. Промывалка для хранения и использования небольшого количества воды (дистиллированной) и промывания осадка
8. Стеклянная палочка с резиновым наконечником

2. Специальная посуда

1. Эксикатор – для хранения и медленного охлаждения веществ, поглощающих влагу, а также для охлаждения бюкса и тиглей с веществом после высушивания или прокаливания. В нижней части эксикатора находится поглощающее влагу вещество.

3. Оборудование

1. Сушильный шкаф
2. Муфельная печь
3. Аналитические весы

Отбор средней пробы и подготовка вещества к анализу выполняется для того, чтобы состав анализируемой пробы соответствовал составу образца в целом.

Взятие навески. Массу навески обычно рассчитывают исходя из того, какую массу прокаленного осадка хотят получить: для аморфных осадков задают массу осадка 0,1-0,15 г; для кристаллических – 0,3-0,5 г. Максимальная навеска может быть 1-2 г.

Растворение. После взятия навески приступают к ее растворению (в воде или кислоте). Количество растворителя должно соответствовать концентрации раствора определяемого компонента: 0,5-1%.

Навеску растворяют при слабом нагревании, не доводя до кипения во избежание разбрызгивания. Хорошо растворимое вещество растворяют без нагревания, на холоду.

Осаждение. Цель этого этапа гравиметрического анализа – количественный перевод определяемого компонента в определенное химическое соединение.

По массе осадка можно рассчитать содержание определяемого компонента. Чем полнее выполнено осаждение, тем точнее результат анализа.

Одна из причин, которые могут вызвать неполный переход в осадок определяемого компонента, связана с растворимостью осадка.

Абсолютной полноты осаждения достичь нельзя, но можно уменьшить потери до нескольких сотых долей процента.

Различают осаждаемую и весовую формы вещества. Осаждаемая – это то соединение, которое получают при действии осадителя. Осаждаемая форма должна быть:

• менее растворимой, чтобы избежать потери при промывки;
• крупнокристаллической;
• легко переходить в весовую форму – это соединение, получаемое при прокаливании осаждаемой формы.

Весовая форма должна быть:

• устойчивой на воздухе;
• иметь определенную формулу.

Прежде выбирают осадитель. Осадитель выбирают исходя из следующих требований к нему:

• он должен образовывать с анализируемым ионом менее растворимое соединение;
• он должен быть летучим, чтобы полностью удалятся при прокаливании;
• он должен быть специфическим реактивом, чтобы не осаждать примеси.

Пример выбора осадителя

Выбрать осадитель, для осаждения бария из раствора хлорида бария.

1) Выбирается осаждаемая форма по таблице

Таблица 4 – Концентрация вещества в растворе

В качестве осаждаемой формы выбираем сульфат бария, как наименее растворимое соединение, т.е. осадитель должен содержать сульфат ион.

2) выбирается осадитель. В качестве осадителя выбирается серная кислота, т.к. она более летуча.

При осаждении берут избыток осадителя для уменьшения растворимости осадка в присутствии одноименного иона – обычно в 1,5-2 раза больше, чем необходимо.

Для осаждения кристаллических осадков необходимы следующие условия:

• осаждение проводят из горячих растворов (не кипятить);
• перед осадителем в анализируемый раствор можно добавить кислоту, невзаимодействующую с анализируемым раствором и осадителем;
• осаждение проводят, приливая осадитель к анализируемому раствору (не наоборот), тонкой струей, непрерывно помешивая стеклянной палочкой;
• после осаждения раствор с осадком медленно охлаждают и оставляют на 5-6 часов для созревания осадка.

После того, как раствор над осадком станет совершенно прозрачным, его проверяют на полноту осаждения: в раствор с отстоявшимся осадком осторожно, по стенке стакана приливают несколько капель осадителя. Если в месте попадания осадителя в раствор не образуется мути, значит, достигнуто полное осаждение.

Фильтрование и промывание. После полного осаждения необходимо тщательно отделить осадок от сопутствующих веществ.

Для ведения процесса фильтрования используется фильтровальная бумага. Бумажные фильтры бывают зольные и беззольные (масса золы менее 0,0002 г.).

По размеру фильтры бывают диаметром от 5 см до 18 см.

Размер фильтра выбирают по объему фильтруемого осадка. Осадок должен занимать не более 1/3 конуса фильтра. Воронка выбирается по размеру фильтра, так чтобы фильтр не доходил до края воронки на 0,5 см.

По плотности различают фильтры 3 сортов:

1. Черная или красная лента – наименьшей плотности для фильтрования аморфных осадков.
2. Белая лента – фильтры средней плотности для фильтрования крупнокристаллических осадков.
3. Синяя лента – наиболее плотные фильтры для фильтрования мелкокристаллических осадков.

Существует 2 метода фильтрования.

Первый метод заключается в перенесении осадка на фильтр, с последующей промывкой его на фильтре. Применяется в основном для крупнокристаллических осадков.

Второй метод – декантация.

Декантация  - перенесение на фильтр только осветленной жидкости с последующей промывкой его в стакане. Применяется в основном для мелко кристаллических осадков.

Промывка осадка. Промывку осадка проводят небольшими порциями промывной жидкости 4-5 раз.

В качестве промывной жидкости обычно используют дистиллированную воду, а если мало растворим, то горячую дистиллированную воду. Если осадок довольно хорошо растворим в воде, для понижения растворимости в воду добавляют электролит с одноименным ионом.

Проба на полноту промывки. Несколько капель фильтрата после четвертой промывки собирают в пробирку, приливают реактив на открываемый ион. Если мути не образуется, осадок промыт полностью. Если образуется муть, то осадок промывают еще раз.

Высушивание осадка. Влажный осадок, перенесенный на фильтр и промытый, содержит значительное количество воды. Фильтр с осадком подсушивают. Для количественного снятия осадка с фильтра в большинстве случаев фильтр сжигают, а осадок прокаливают.

При сгорании беззольных фильтров образуется очень мало золы, а осадок или остается неизменным или количественно превращается в другое соединение. Существует несколько способов прокаливания, но во всех случаях его продолжают до тех пор, пока масса не станет различаться от предыдущей не более, чем на 0,0004 г. Тогда прокаливание считают законченным.

Весьма распространенным источником ошибок является высокая гигроскопичность осадков после прокаливания. В целях защиты прокаленного осадка от контакта с влажным воздухом тигли с осадком охлаждают в специальных закрывающихся сосудах – эксикаторах, в которых содержатся высушиваемые вещества.

Сразу после охлаждения до комнатной температуры осадок необходимо взвесить.

Расчет процентного содержания вещества в анализируемом образце

Обычно в гравиметричском анализе требуется вычислить содержание определенного компонента в процентах.

1. Определяют фактор пересчета (F) (аналитический множитель) – это отношение атомной или молекулярный массы определяемого вещества к молекулярной массе прокаленного осадка.

Фактор пересчета показывает, сколько граммов определяемого вещества содержится в 1 г. осадка.

При определении фактора пересчета (F) число атомных масс определяемого вещества в числителе и знаменателе должно быть одинаково.

Пример определения фактора пересчета

 г/моль

 г/моль

 г/моль

 г/моль

2. Находят массу определяемого вещества в прокаленном осадке.

3. Находят процентное содержание вещества в анализируемом образце

Пример расчета процентного содержания вещества в анализируемом образце

Задача

При анализе нитрата алюминия массой 0,8105 г. получено 0,5008 г. оксида алюминия (III). Определить процентное содержание алюминия в нитрате алюминия (III).

Алгоритм решения

Лабораторная работа

1. Определение бария в растворе хлорида бария гравиметрическим методом.

Студент должен выполнить лабораторную работу «Определение бария в растворе хлорида бария», произвести расчет и оформить отчет по лабораторной работе.

Тема 3.2. Титриметрический анализ

Классификация методов титриметрического анализа. Методы установления точки эквивалентности. Реакции титриметрического анализа. Способы приготовления стандартных растворов (с установленной и приготовленной концентрацией). Установочные вещества, требования к ним. Приемы титрования. Способы титрования.

Способы выражения концентрации растворов в титриметрическом анализе. Нормальная концентрация, титр, относительный титр, поправочный коэффициент.

Практические занятия

1. Расчет навески для приготовления растворов заданной концентрации
2. Решение задач на переход от одного способа выражения концентрации к другому.

Студент должен:

знать:

• классификацию методов титриметрического анализа;
• способы приготовления стандартных растворов;
• установочные вещества, требования к ним;

уметь:

• рассчитать навеску и концентрацию стандартных растворов;
• проводить расчеты на переход от одного способа выражения концентрации к другому.

В титриметрическом анализе основной операцией является изменение объема двух взаимодействующих растворов, один из которых содержит анализируемое вещество, а концентрация второго заранее известна. Неизвестную концентрацию анализируемого раствора определяют, зная соотношение объемов реагирующих растворов и концентрацию одного из них.

Для титриметрических определений можно использовать реакции различных типов, но все они должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Реакция должна протекать по строго определенному стехиометрическому уравнению, побочные реакции должны быть исключены.
2. Так как при титровании нужно точно установить момент эквивалентности или фиксировать точку эквивалентности, конец реакции между растворами должен быть хорошо заметен по изменению окраски раствора или по появлению окрашенного осадка. Для установления точки эквивалентности при объемном анализе часто применяют индикатор.
3. Концентрация стандартного раствора должна быть точно известна.
4. Реакция между реагирующими веществами должна идти до конца и протекать быстро и количественно.

Указанным выше требованиям удовлетворяют следующие реакции:

1. Реакция кислотно-основного взаимодействия. Метод, основанный на реакциях этого типа, называют методом кислотно-основного титрования.
2. Реакция окисления-восстановления, т.е. реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления (обмена электронами). Метод, основанный на реакциях этого типа, называют методом окислительно-восстановительного титрования (редоксометрия).
3. Реакция комплексообразования, т.е. реакции образования малодиссоциирующих комплексных соединений. Метод, основанный на реакциях этого типа, называют методом комплексометрического титрования.
4. Реакции осаждения, т.к. реакции образования малорастворимых электролитов. Метод, основанный на реакциях этого типа, называют методом осадительного титрования (седиметрия).

Способы титрования

В титриметрическом методе анализа используются 3 способа титрования: прямое, обратное и титрование заместителя.

Прямое титрование – это титрование раствора определяемого вещества А непосредственно раствором титранта В. Его применяют в том случае, если реакция между А и В протекает быстро.

Обратное титрование заключается в добавлении к определяемому веществу А избытка точно известного количества стандартного раствора В и после завершения реакции между ними, титровании оставшегося количества вещества В раствором титранта . Этот способ применяют в тех случаях, когда реакция между А и В протекает недостаточно быстро, либо нет подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности этой реакции.

Титрование по заместителю. Если вещества А и В не взаимодействуют между собой, можно найти вещество С, которое при взаимодействии с веществом А выделяет эквивалентное количество вещества Д, которое взаимодействует с веществом В. По количеству выделенного вещества Д можно определить количество вещества А.

Мерная посуда

В титриметрическом анализе точного измерения объемов жидкости применяют мерную посуду: мерные колбы, пипетки и бюретки.

Основные составляющие титриметрической системы

Каждая титриметрическая система включает 3 обязательные составляющие: анализируемый объект, титрант и индикатор.

Определяемое вещество – это химический элемент, простое или сложное вещество, атомы, ионы или радикалы, содержание которых определяют в образце анализируемого продукта (анализируемый объект).

Реагент, добавляемый к анализируемому веществу (раствору), называют титрантом. Он может быть газообразным, твердм или жидким. Во всех случаях он содержит активное вещество Т в точно известной концентрации, которое принимает участие в реакции титрования.

В титриметрическом анализе в качестве титрантов используют растворы точно известной концентрации, называемые стандартными или рабочими. Чтобы подчеркнуть факт и метод установления концентрации, их называют стандартизированными, титрованными, а сам процесс установления (нахождения) концентрации активного агента в растворе – стандартизацией.

Титранты независимо от их агрегатного состояния должны удовлетворять ряду требований. Они должны:

а) легко и быстро приготавливаться;

б) анализироваться простыми и общедоступными методами;

в) растворяться (смешиваться) в необходимых соотношениях с требуемым раствором;

г) быть устойчивым в течение достаточно длительного времени;

д) химически чистыми;

е) имеющими постоянную формулу.

готовят стандартный раствор в мерной колбе, навеску взвешивают на аналитических весах. Приготовить стандартный раствор можно также из фиксанала (это точно отвешенные количества твердых химически чистых веществ или точно отмеренные в запаянные стеклянные ампулы. Фисканалы приготавливают на химических заводах или в специальных лабораториях).

Индикаторы – это вещества, изменяющие свою окраску, в зависимости от рН раствора. Согласно индикаторной теории Освальда, - это слабые кислоты или основания, цвет молекул которых отличается от цвета ионов.

лакмус

Индикаторы характеризуются интервалом перехода и показателем титрования.

Интервал перехода – это интервал значения рН, при котором происходит заметное изменение окраски индикатора.

Показатель титрования (рТ) – это то значение рН, в интервале перехода при котором окраска индикатора меняется наиболее резко.

При выборе индикатора необходимо, чтобы его показатель титрования находился как можно ближе к точке эквивалентности.

Таблица 5 – Характеристика некоторых часто используемых индикаторов

Техника титрования

Вычисления в титриметрическом анализе

Теоретические основы

При расчетах в аналитической химии используют в основном следующие способы выражения концентрации:

1. Массовая доля в процентах – отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

2. Молярная концентрация – показывает, какое количество моль растворенного вещества содержится в 1 литре раствора.

Обозначение См или 0,02М, то есть См-0,02 моль/л

где n – число моль вещества в данном объеме

V – объем раствора в мл

где m – масса вещества в данном объеме раствора

М – молярная масса вещества

3. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) – показывает, какое количество эквивалентов вещества содержится в 1 литре раствора.

Обозначается СN или N (н)

0,02N или 0,02н, то есть СN=0,02 моль/л (э/л)

Переход от молярной концентрации к молярной концентрации эквивалента можно осуществлять по следующим формулам:

где

f – фактор эквивалентности

См – молярная концентрация

N – молярная концентрация эквивалента

где

M(э) – молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) (г/моль)

М – молярная масса (г/моль)

4. Титр – показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 1 мл раствора.

Обозначение Т; единицы измерения (г/моль).

Переход от молярной концентрации эквивалента к титру осуществляется по формулам:

;                

5. Титр по определяемому веществу (относительный титр) показывает, сколько граммов определяемого вещества взаимодействует с 1 мл раствора.

Обозначение Трасторв/опр.вещ-во;     единицы измерения (г/мл)

Пример

ТKOH/HCl = 0,0269 г/мл означает, что с 1 мл раствора КОН взаимодействует 0,0269 г НCl; единицы измерения (г/мл).

Переход от молярной концентрации эквивалента к относительному титру осуществляется по формуле:

6. Поправочный коэффициент – отношение точной концентрации раствора к его теоретической концентрации

Примеры расчетов

1. Для 0,05N раствора К2СО3 вычислить: молярную концентрацию; титр и титр по азотной кислоте.

Алгоритм решения

2. Навеску 3,2816 г NaCl растворили в мерной колбе 500 мл. Определить молярную концентрацию эквивалента, нормальную концентрацию, титр раствора.

Алгоритм решения

3. Сколько миллилитров 0,2М раствора можно приготовить из 250 мл раствора НCl с титром 0,03646 г/мл?

Алгоритм решения

4. Определить титр КОН по Н2SO4 для 0,01N раствора КОН с поправочным коэффициентом 1,0264.

Алгоритм решения

Тема 3.2.1. Кислотно-основное титрование

Диссоциация воды. Ионное произведение воды, рН и рОН. Буферные растворы. Значение рН растворов сильных кислот и оснований.

Методы кислотно-основного титрования. Кривые титрования.

Студент должен:

знать:

• сущность метода кислотно-основного титрования;
• правила выбора индикатора для кислотно-основного титрования;
• рабочие растворы и способы их приготовления;

уметь:

• приготовить рабочий раствор заданной концентрации;
• оттитровать приготовленный рабочий раствор по установочному веществу;
• произвести расчеты титра, нормальной концентрации, поправочного коэффициента.

Кислотно-основное титрование в водных растворах основано на взаимодействии между кислотой и основанием. Поскольку кислотно-основную реакцию называют реакцией нейтрализации, то и метод иногда называют методом нейтрализации.

Если рабочим раствором (титрантом) является раствор кислоты, то метод называют ацидиметрией, если же раствор сильного основания, то – алкалиметрией.

В ацидиметрии в качестве титрантов применяют растворы сильных устойчивых кислот (НClO4, HCl, HNO3 и т.д.). Как правило, стандартные растворы всех указанных кислот приготавливают не по точной навеске, а путем стандартизации ранее приготовленных растворов приблизительно необходимой концентрации.

В алкалиметрии в качестве титрантов применяют растворы сильных оснований (КОН, NaOH, Ba(OH)2).

Стандартизацию приготовленных растворов оснований проводят по дигидрату щавелевой кислоты, бензойной, янтарной кислотам.

Основное требование состоит в том, чтобы они обладали кислотно-основными свойствами в достаточной для аналитических целей мере.

Вычисление водородного и гидроксидного показателя кислот и оснований

Ионное произведение воды:

 (при tº=25°C)

[Н+] – равновесная концентрация ионов водорода (моль/л)

[Н-] – равновесная концентрация гидроксида ионов (моль/л)

[Н+] > 10-7 моль/л – кислый раствор

[Н+] = 10-7 моль/л – нейтральный раствор

[Н+] < 10-7 моль/л – щелочной раствор

Водородный показатель рН – отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода.

рН = 7 – нейтральный раствор

рН < 7 – кислый раствор

рН > 7 – щелочной раствор

Гидроксидный показатель рОН – отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов.

Прологарифмировав уравнения ионного произведения воды и изменив знаки, получаем:

рН + рОН = 14 (при t° = 25С).

Вычисления рН и рОН в растворах

Сильные кислоты

В растворах сильных кислот [Н+] практически равна концентрации самой кислоты

Пример

Определить рН 0,005М раствора соляной кислоты

Пример

рН раствора = 4,4. Определить концентрацию сильной кислоты.

Сильные основания (NaOH, KOH и др.)

В сильных основаниях [OH-] практически равна концентрация основания Сосн.

Пример

Чему равен рН 0,05М раствора NaOH?        

Пример

рН раствора = 8. Чему равна концентрация гидроксидионов в растворе?

Слабые кислоты (СН3СООН и др.)

Если раствор мало разбавлен, почти вся кислота находится в виде недиссоциированных молекул. По закону действия масс:

где Ккисл – константа диссоциации кислоты (определяется по таблице).

Формула выведена для одноосновной слабой кислоты.

Для многоосновной слабой кислоты чаще всего принимают во внимание лишь первую ступень диссоциации, если ее константа К1 превышает более чем в 1000 раз константу диссоциации последующей ступени К2.

Концентрация ионов водородов в растворе одноосновной слабой кислоты в присутствии ее соли (буферный раствор) определяется по формуле:

Пример

Вычислить концентрацию ионов водорода и рН 0,2N раствора уксусной кислоты. (Для одноосновных кислот и однокислотных оснований . Поэтому нормальная концентрация численно равна молярной.)

Слабые основания (NH4OH и др. однокислотных оснований)

В разбавленном растворе основание находится в основном в недиссоциированном виде. По закону действия масс:

Для водного раствора слабого основания в присутствии его соли (буферный раствор) концентрация гидроксидионов равна:

Пример

Вычислить рН раствора NH4OН

Пример

Вычислить концентрацию гидроксид ионов и рН раствора аммиака, в 1 л которого содержится 0,5 моль NH3 и 0,1 моль NH4Cl.

Лабораторные работы

1. Определение содержания серной кислоты в растворе.
2. Приготовление стандартных растворов кислот, щелочи.
3. Стандартизация рабочих растворов кислот и щелочи по установочным веществам.

Студент должен произвести обработку результата анализа в лабораторной работе «Определение содержания серной кислоты в растворе».

Тема 3.2.2. Метод окисления-восстановления (оксидиметрия)

Классификация методов оксидиметрии. Окислительно-восстановительные потенциалы. Эквивалентные массы окислителей и восстановителей. Кривые титрования. Индикаторы. Перманганатометрия. Эквивалентная масса перманганата калия.

Студент должен:

знать:

• сущность методы окисления-восстановления;
• зависимость молярной массы эквивалента окислителя и восстановителя от условий реакции;
• сущность методы перманганатометрии;
• рабочий раствор, установочные вещества;

уметь:

• стандартизировать рабочий раствор;
• производить перманганатометрические анализы;
• рассчитывать эквивалентные массы окислителя и восстановителя;
• рассчитывать навески исходных веществ и результаты определений.

В окислительно-восстановительном титровании используют реакции, связанные с изменением степени окисления реагирующих веществ, т.е. с реакциями окисления-восстановления.

Методы в окислительно-восстановительном титровании классифицируют в соответствии с применяемым титрованным раствором. К наиболее распространенные из них относятся следующие.

1. Перманганатометрия. Определение основано на использовании реакций окисления раствором перманганата калия.
2. Йодометрия. Определение основано на использовании реакций окисления йодом или восстановления йодид-ионами.
3. Хроматометрия. Определение основано на использовании растворов бихромата или хромата калия, а иногда хромового ангидрида.
4. Броматометрия. Методы основан на использовании реакций окисления раствором бромата калия – КBrO3.

Молярная масса эквивалента окислителей и восстановителей

Молярная масса эквивалента соответствует такому количеству вещества, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.

Для нахождения молярных масс эквивалента (Э) в реакциях окисления-восстановления необходимо мольную массу (М) окислителя или восстановителя разделить на число электронов, присоединяемых или отдаваемых в данной реакции одной молекулой реагирующих веществ:

где n – число электронов, присоединяемых или отдаваемых одной молекулой окислителя или восстановителя;

М – мольная масса окислителя или восстановителя;

М(Э) – молярная масса эквивалента.

Окислительно-восстановительные потенциалы (2)*.

Кривые титрования (2)*.

Индикаторы (2)^[1]*.

Перманганатометрия (2)*

Перманганатометрия является частным случаем титрования окислителя (оксидиметрия), в котором в качестве титранта применяют КМnO4.

Окислительная способность КМnO4 зависит от рН среды. Ионы МnO4- восстанавливаются в разные продукты в соответствии со следующими реакциями:

В сильнокислой среде:

Следовательно, Mn+7, входящий в состав перманганата, восстанавливается до бесцветных Mn+2  ионов, принимая 5 электронов отсюда:  г/моль

В нейтральной, слабокислой, и щелочной средах:

При окислении в нейтральной, слабокислой, щелочной средах Mn+7 восстанавливается до Mn+4, принимая 3 электрона с образованием марганцеватистой кислоты Н2MnO3 или MnO(OH)2 выпадает в виде бурого осадка, присутствие которого в растворе при титровании затрудняет определение точки эквивалентности.

Кроме того, окислительная способность перманганата в щелочной и нейтральной средах ниже, чем в кислой. Поэтому титрование перманганатом восстановителей обычно проводят в кислой среде.

Молярная масса эквивалента КМnO4 в нейтральной, слабокислой и щелочной средах составляет:  г/моль

Для сопоставления рассчитываем эквивалентную массу соли сульфата железа (II) в обменной реакции (без доступа воздуха).

Массовые отношения между веществами определяется числом участвующих в реакции зарядов, а не электронов. Тогда эквивалентная масса сульфата железа (II) составит: г/моль

Таким образом, при расчете молярной массы эквивалента необходимо учитывать условия и химизм протекающей реакции.

Лабораторные работы

1. Стандартизация рабочего раствора перманганата калия по щавелевой кислоте.
2. Определение содержания железа (II) в растворе соли Мора.

Практическое занятие

1. Расчет молярной массы эквивалента окислителя и восстановителя.

Тема 3.2.3. Метод комплексонометрии

Сущность метода. Трилонометрия. Металлы-индикаторы.

Студент должен:

знать:

• сущность метода трилонометрии:
• условия трилонометрического анализа;

уметь:

• определить содержание соли двухвалентного металла в растворе.

Комплексообразование основано на том, что вещесто, содержащееся в стандартном растворе, образует в анализируемым катионом прочное комплексное соединение, растворимое в воде. Хотя в ходе титрования осадок не образуется, концентрация определяемого иона по мере титрования уменьшается, так как все большее количество его связывается в комплекс. В этом отношении процесс комплексообразования аналогичен процессу осаждения. Осаждение происходит тем полнее, чем меньше растворимость осадка. Связывание определяемого иона в комплекс тем полнее, чем прочнее этот комплекс, т.е. чем меньше константа его нестойкости.

Для химического анализа широко применяют тгруппы органических реактивов, объединенных под общим названием «комплексоны». Большинство комплексонов – производные аминодиуксусной кислоты. Наиболее широко применяется комплексон, называемый трилон Б, из которого приготовляют стандартный раствор для титрования методом комплексонометрии.

Трилон Б – кислая двунатриевая соль этиленодиаминтетрауксусной кислоты (Na2H2Tr).

Трилон Б, как и другие комплексоны, образует прочные растворимые в воде комплексные соединения с ионами магния, щелочноземельных металлов, марганца, редкоземельных и других металлов. При комплексообразовании ион металла замещает ион водорода в карбоксильных группах комплексона и связывается координационно с атомами азота.

Процесс образования комплекса можно представить уравнением реакции:

Чтобы сдвинуть равновесие в сторону образования комплекса, следует связывать ионы водорода. Этого достигают, добавляя аммиачный буферный раствор (NH4OH + NH4Cl), обеспечивающий достаточно высокое значение рН раствора.

Индикаторами в комплексонометрии служат органические реактивы, которые дают с определяемым ионом характерно окрашенные содеинения. Их цвет резко отличается от цвета раствора самого индикатора. Вблизи точки эквивалентности, когда почти все определяемые катионы связаны трилоном Б в комплекс, т.е. когда концентрация определяемых ионов резко уменьшается, окраска раствора меняется.

В комплексонометрии применяют индикаторы, дающие окрашенной соединение с определяемым ионом. Примером такого индикатора служит эриохром черный Т (кислотный хром черный специальный), который с ионами магния, кальция и некоторыми другими образует комплексы, интенсивно окрашенные в винно-красный цвет. Раствор несвязанного в комплекс индикатора окрашен в синий цвет. Переход окраски от винно-красной и синей отчетлив, поэтому эриохром черный Т является чувствительным индикатором.

Лабораторная работа

1. Определение нитрата магния в растворе

Раздел 4. Физико-химические методы анализа

Введение

Сущность и классификация физико-химических методов анализа, их роль в автоматизации производства (2).

Тема 4.1. Колориметрический метод анализа

Основы колориметрического анализа. Методы определений. Основной закон светопоглощения. Оптическая плотность. Схема фотоэлектроколориметра.

Студент должен:

знать:

• сущность колориметрии;
• методы колориметрии: метод стандартных серий, метод колориметрического титрования, фотоэлектроколориметрию;
• правила работы с фотоэлектроколориметром.

уметь:

• приготовить серию стандартных растворов, определить их оптическую плотность;
• построить градуированный график зависимости оптической плотности от концентрации;
• определить оптическую плотность и концентрацию ионов меди II (железа III) в растворе.

Колориметрический метод анализа основан на измерении поглощения света веществом. Сравнивают интенсивность окраски исследуемого раствора с окраской стандартного раствора, концентрация которого известна. Метод весьма чувствителен и применяется для определения микро- и полумикроколичеств. Для проведения анализа колориметрическим методом требуется значительно меньше времени, чем химическим путем.

Основной закон поглощения света

Если световой поток, интенсивность которого I0, направить на раствор, находящийся в плоском стеклянном сосуде (кювете), то одна часть его интенсивностью I1 отражается от поверхности кюветы, другая часть интенсивностью I2 поглощается раствором и третья часть интенсивностью I3 проходит через раствор. Между этими величинами имеется зависимость:

        (а)                

Так как интенсивность I1 отраженной части светового потока при работе с одинаковыми кюветами постоянна и незначительна, то в расчетах ею можно пренебречь. Тогда равенство (а) принимает вид

Это равенство характеризует оптические свойства раствора, т.е. его способность пропускать или поглощать свет. Интенсивность поглощенного света зависит от числа окрашенных частиц в растворе, которые поглощают свет в значительно большей степени, чем растворитель.

Световой поток, проходя через раствор, теряет часть интенсивности тем большую, чем больше концентрация и толщина слоя раствора. Для окрашенных растворов между степенью поглощения монохроматического света, интенсивностью падающего света, концентрацией окрашенного вещества и толщиной слоя существует зависимость, называемая законом Бугера – Ламберта – Бера. По этому закону, поглощение света, прошедшего через слой окрашенной жидкости, пропорционально концентрации и толщине слоя его:

где I – интенсивность светового потока, прошедшего через раствор;

I0 – интенсивность падающего света;

с – концентрация, моль/л;

h – толщина слоя, см;

k – мольный коэффициент поглощения; зависит от химической природы и физического состояния вещества.

Логарифмируя это уравнение, получаем

Десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности света, прошедшего через раствор, называют оптической плотностью раствора Д.

;        

Следовательно, оптическая плотность пропорциональна концентрации раствора и толщине слоя, через который проходит световой поток.

Методы определения концентрации

Методы основаны на сравнении интенсивности окраски или оптической плотности исследуемой жидкости или стандартного раствора.

1. Метод уравнивания. Основан на уравнивании интенсивности окраски исследуемого раствора и стандартного раствора путем изменения толщины слоя одного из растворов.

2. Метод стандартных серий. Готовят серию стандартных растворов, берут одиннадцать пробирок одинаковой формы, размера и из одинакового стекла и ставят в ряд по увеличению концентрации. Получается цветная шкала. Готовят исследуемый раствор, аналогично стандартным, приливают в пробирку. Окраску исследуемого сравнивают с окраской стандартных растворов на белом фоне, т.е. совпадает ли с интенсивностью одного из растворов цветной шкалы. Если же интенсивность окраски исследуемого раствора промежуточная между интенсивностью двух соседних растворов шкалы, то его концентрация равна средней концентрации этих растворов.

Недостаток этого метода: заготовленная серия стандартных растворов служит относительно короткое время.

3. Метод градуировочного графика. Готовят серию стандартных растворов и на приборе фотоэлектроколориметре определяют оптическую плотность каждого раствора по сравнению с «холостым», не содержащим окрашенного вещества, и строят градуировочный график.

Затем определяют оптическую плотность исследуемого раствора по сравнению с холостым. По величине оптической плотности исследуемого раствора определяют по калибровочной кривой концентрацию исследуемого раствора.

Схема фотоэлектроколориметра и правило работы с колориметрами (1).

Лабораторные работы (Выполняется одна из работ)

1. Определение концентрации ионов железа II в разбавленном растворе.
2. Определение концентрации ионов меди II в разбавленном растворе.

Тема 4.2. Хроматографический метод анализа

Теоретические основы хроматографии. Классификация хроматографических методов анализа.

Схема хроматографа.

Студент должен:

знать:

• сущность хроматографических методов;
• виды хроматографии;

уметь:

• подготовить к работе ионообменную колонну;

Хроматографический метод анализа основан на избирательной адсорбции различных веществ твердыми адсорбентами.

Сущность метода заключается в том, что через стеклянную или металлическую трубку, заполненную адсорбентом, пропускают смесь нескольких компонентов.

Компоненты адсорбируют по-разному, они переместятся в колонке на разные расстояния и каждый компонент образует зону, окрашенную в определенный цвет, такое распределение компонентов по зонам называется хроматограммой.

Если компоненты не окрашены, хромотограммы проявляют, приливая в колонку реактив, дающий с поглощенными компонентами окрашенное соединение.

Виды хроматографии

1. Адсорбционная – основана на избирательной адсорбции компонентов смеси.
2. Осадочная – основана на различной растворимости осадков, выпадающих в колонке в определенном порядке.
3. Ионообменная хроматография. В случае электролитов происходит так называемая обменная адсорбция: ион из раствора поглощается адсорбентом, а взамен его в раствор переходит ион адсорбента; этот ион входит в состав адсорбента или содержится в нем в качестве примеси. Обменная адсорбция – перераспределение ионов между двумя жидкими фазами, одна из которых неподвижна, а другая – подвижна.
4. Распределительная (тонкослойная).

Лабораторная работа

1. Определение нитрата магния в растворе

Тема 4.3. Рефрактометрический метод анализа

Сущность рефрактометрического анализа. Область применения. Зависимость показателя преломления от различных факторов. Схема рефрактометра.

Студент должен:

знать:

• теоретические основы рефрактометрического анализа;
• правила работы с рефрактометром.

В основе рефрактометрического метода анализа лежит определение показателя преломления исследуемого вещества, так как индивидуальное вещество характеризуется определенным показателем преломления.

Рефрактометрический метод анализа можно применять для двойных систем, например для определения концентрации вещества в водном или органическом растворах. В этом случае анализ основан по зависимости показателя преломления раствора от концентрации растворимого вещества.

Показатель преломления

Если луч света проходит из одной среды в другую, то направление его меняется. Он преломляется. Показатель преломления, равный отношению синуса угла падения к синусу угла преломления – это величина постоянная и характеризуется для данной среды.

где α и β - углы между направлением лучей и перпендикуляром к поверхности раздела обеих сред.

Показатель преломления – отношение скоростей света в воздухе в исследуемой среде (если луч света падает из воздуха). Показатель преломления зависит от ряда внешних факторов: длины волны падающего света, температуры, а для газов и от давления.

С увеличением длины волны показатель преломления уменьшается.

С повышением температуры показатель преломления уменьшается. Поэтому измерение надо проводить при постоянной температуре.

Обозначается показатель преломления, указывают длину волны падающего света и температуру измерения. Например, запись  означает, что показатель преломления измерен при 20°С, длина волны падающего света 589 мкм. В технических справочниках показатели преломления приведены для .

Чтобы исключить влияние внешних факторов (длину волны падающего света, температуру и давление) на показатель преломления, вводят понятие мольной и удельной рефракций.

;           (1)

где R – мольная рефракция, см3/моль;

n – показатель преломления

M – грамм – молекулярная масса.

d – плотность вещества, г/см3.

На практике для определения мольной рефракции измеряют показатель преломления вещества и его плотность. По формуле (1) вычисляют значение мольной рефракции.

По табличным данным проводят проверку экспериментальных результатов, для чего суммируют атомные рефракции. Совпадение найденных значений с экспериментальными подтверждает правильность анализа исследуемого вещества. Расхождения допускаются в пределах 0,2-0,4 см3/моль для более простых соединений, а для очень сложных – в пределах 0,1-0,2 см3/моль.

Таблица 6 – Грамм-атомных рефракций элементов, двойных и тройных связей

Пример

Вычислить мольную рефракцию этилацетата СН3СООС2Н5, молекула которого состоит из 4 атомов углерода, 8 атомов водорода, 1 атома карбонильного кислорода и 1 атома гидроксильного кислорода. Согласно таблице имеем:

Опытным путем определено, что показатель преломления этилацетата, грамм молекулярная масса которого 88,11 г и плотность 0,9012 г/см3 равен 1,3700.

Согласно формуле (1) имеем:

Следовательно, мольная рефракция, полученная расчетным путем и определенная опытным путем, почти совпадают.

Мольную рефракцию смеси также можно рассчитать.

Например, для смеси А, В и С.

Измерение показателя преломления методом предельного угла (1).

Принцип работы рефрактометра (1).

Лабораторные работы

1. Определение концентрации изопропилового спирта в растворе
2. Идентификация вещества по значению его молекулярной рефракции

Тема 4.4. Потенциометрический метод анализа

Теоретические основы метода. Потенциал электрода. Виды электродов. Кривые потенциометрического титрования. рН-метр.

Студент должен:

знать:

• сущность потенциометрического метода анализа.

Потенциометрический метод, основанный на измерении потенциала электрода, погруженного в раствор исследуемого  вещества. Потенциал электрода зависит от концентрации соответствующих ионов в растворе при постоянных условиях измерений, которые проводят с помощью приборов – потенциометров.

Для определения конечной точки или точки эквивалентности в кислотно-основном титровании достаточно следить только за концентрацией Н+-ионов.

Для этой цели могут быть использованы различные электроды: водородный, сурьмяный, стеклянный. Такой индикаторный электрод заменяет индикатор при обычном титровании. Потенциал этих электродов в данном методе является функций концентрации Н+-ионов. Он устанавливается быстро и не зависит от присутствия других ионов в растворе, которые не принимают участие в осуществляемой химической реакции.

Потенциометрическое титрование

Для проведения потенциометрического титрования собирают установку, которая включает источник тока, потенциометр (или рН-метр), гальваническую цепь из двух электродов – сравнительного и индикаторного, магнитную мешалку, бюретку сос стандартным раствором и стакан с исследуемым раствором. Современные потенциометры дают возможность проводить отсчет ЭДС в милливольтах, или непосредственно определять значение рН. Единица рН соответствует при комнатной температуре 59,1 мВ.

В соответствии с инструкцией потенциометр приводят в рабочее состояние, стакан заполняют исследуемым раствором и включают мешалку. После каждого прибавления стандартного раствора фиксируют ЭДС или рН.

Вариант 1

1.      Аналитические реакции на катионы: калия, натрия и аммония.

2.     Аналитические реакции на анионы: CL- ;   Br-   

3.      Кривые титрования, их практическое использование.

4.      Рефрактометрический метод анализа: основы метода.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:         (NH4)3 [Cr(OH)6] ;                 [Zn(H2O)3OH]Cl  ;                  K2 [Mn(CN)4]

6.     Определить содержание серы в 0,5854 г. прокаленного осадка сульфата бария.

7.     Из навески 0,1 г. сплава  получено 0,1196 г  осадка хлорида серебра. Вычислить

        процентное содержание серебра в сплаве.

8.     Поправочный коэффициент к 0,1 Н раствору серной кислоты равен 0,928.

        Определить титр раствора серной кислоты.

9.    Определить нормальную концентрацию 0,4 М раствора хлорида хрома (III).

10.  На титрование 20 мл раствора гидроксида калия с ТКОН/НСl = 0,07255 г/мл

        расходуется 18,4 мл раствора серной кислоты. Определить нормальную

        концентрацию серной кислоты.

Вариант 2

1.      Аналитические реакции на катионы: алюминия, цинка и хрома.

2.      Аналитические реакции на анионы: J- ;   S2-

3.      Основные понятия гравиметрического анализа. Основные стадии гравиметри-

          ческого анализа (перечислить).

4.      Метод перманганатометрии.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:         К2 [HgBr4] ;        [Hg(NH3)4]SO4  ;         NH4 [Cr(SCN)4(NH3)2]

6.     Определить содержание кальция в осадке сульфата кальция массой  0,8253 г.

7.     При анализе сульфата железа (III) массой 0,3201 г  получено 0,1161 г  осадка

         оксида железа (III). Определить процентное содержание железа в сульфате

         железа (III).

8.     Определить молярную концентрацию 0,4 Н раствора сульфата кальция.

9.     Поправочный коэффициент к 0,5 Н раствору соляной кислоты равен 1,1800.

        Найти титр раствора соляной кислоты.

10.  На титрование 20 мл  раствора гидроксида натрия расходуется 19,1 мл  раствора

        серной  кислоты с  TH2SO4 = 0,0100 г/мл.

        Определить нормальную концентрацию гидроксида натрия.

Вариант 3

1.      Аналитические реакции на катионы: серебра, свинца и ртути.

2.      Аналитические реакции на анионы: (CO3)2- ;  (SO3)2-

3.      Основные стадии гравиметрического метода анализа (взятие навески, ее

          растворение,  осаждение).

4.      Рефрактометрический  метод анализа: принцип работы рефрактометра.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:         [Сu(NH3)4]SO4 ;                K2 [Ni(CN)4] ;                  Na [Co(NH3)2(NO2)4]

6.     Определить содержание бария в осадке сульфата бария массой  0,1941 г.

7.     При анализе нитрата серебра массой 0,9604 г  получено осадка хлорида серебра

        0,6208 г.  Определить процентное содержание серебра в нитрате серебра.

8.     Определить титр гидроксида натрия по азотной кислоте для 0,1 Н  раствора

         гидроксида натрия с поправочным коэффициентом 1,0264.

9.     Определить нормальную концентрацию и титр 0,6 М раствора нитрата цинка.

10.  На титрование 15 мл  раствора гидроксида натрия требуется 17,8 мл азотной

        кислоты  с титром 0,0782 г/мл. Найти титр гидроксида натрия.

Вариант 4

1.      Аналитические реакции на катионы: бария, кальция, стронция.

2.       Аналитические реакции на анионы: (SO4)2-;  (PO4)3- 

3.     Основные понятия титриметрического анализа. Химические реакции в

         титриметрическом анализе.

4.     Комплексонометрическое титрование.

5.     Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:                 Na2 [Bi I4] ;                 [Ni(NH3)6]Cl  ;                  K[Co(NH3)2(NO3)3]

6.     Определить содержание алюминия в осадке оксида алюминия массой 0,5962 г.

7.     Из навески сульфата алюминия массой 0,528 г  получено 0,155 г осадка оксида

        алюминия. Определить процентное содержание алюминия в сульфате алюминия.

8.     Определить титр гидроксида калия по серной  кислоте для 0,01 Н раствора

        гидроксида калия с  поправочным коэффициентом 1,0312.

9.    Определить молярную концентрацию 0,06 Н раствора карбоната натрия.

10.  На титрование 10 мл  раствора гидроксида калия с ТКОН/НСl = 0,07255 г/мл

        расходуется 18,4 мл раствора серной кислоты. Определить нормальную

        концентрацию серной кислоты.

Вариант 5

1.      Аналитические реакции на катионы: железа(2), магний, марганец

2.      Аналитические реакции на анионы: (CrO4 )3- ; (SiO3 )2-

3.      Основные стадии гравиметрического метода анализа (созревание осадка,

         фильтрование, высушивание).

4.      Хроматографический метод анализа: основные понятия, сущность метода.

         Газовая хроматография.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:      Na3 [Сo(NO2) 6] ;         [Co(NH3)6]Cl3;            K[PtCl3(H2O)]

6.     Определить содержание натрия в сульфате натрия массой 0,7612 г.

7.     Для анализа образца технического хлорида бария взята навеска 0,6878 г. Из нее

         получено 0,6556 г сульфата бария. Вычислить процентное содержание бария

         в техническом хлориде бария.

8.     Сколько граммов гидроксида натрия требуется для приготовления 100 мл

        0,3 Н раствора?

9.    Определите молярную концентрацию 0,9 Н раствора нитрата кальция.

10.  На титрование 25 мл  раствора уксусной кислоты требуется 22,6 мл  0,01 раствора

        карбоната калия. Определить нормальную концентрацию раствора уксусной

        кислоты.

Вариант 6

1.     Аналитические реакции на катионы: меди, кобальта, никеля

2.     Аналитические реакции на анионы:   NO3- ;      NO2 - 

3.     Методы титриметрического анализа (перечислить виды, дать краткую

        характеристику).

4.     Хроматографический метод анализа: основные понятия, сущность метода.

        Ионно-обменная хроматография.

5.     Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:        K [AgCl2] ;                 [Cu(NH3)4](NO3)2 ;                 K2[PtCl2(OH)2]

6.     Определить содержание серебра в осадке хлорида серебра массой 0,9820 г.

7.     При анализе 0,7810 г сплава получено 0,3028 г осадка оксида железа (III).

        Определить содержание железа в сплаве в процентах.

8.     Определить титр раствора хлороводородной кислоты и титр хлороводородной

        кислоты по гидроксиду натрия, если нормальная концентрация раствора

        равна 0,6934 Н.

9.    Определите молярную концентрацию 0,2 Н раствора серной кислоты.

10.  На титрование 25 мл  раствора гидроксида аммония  требуется 23,3 мл  0,2 Н

        раствора соляной кислоты. Найти массу гидроксида аммония, содержащегося в

        растворе объемом 250 мл.

Вариант 7

1.      Аналитические реакции на катионы: калия, натрия и аммония.

2.     Аналитические реакции на анионы: CL- ;   Br-   

3.      Приготовление стандартных растворов.

4.      Хроматографический метод анализа: основные понятия, сущность метода.

          Жидкостная хроматография.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:                 [Cr(H2O)6]Cl3 ;                K2 [Zn(OH)4]  ;                  [Al(H2O)4(OH)2]NO3

6.     Определить содержание кальция в осадке карбоната кальция массой  0,4832 г.

7.     Из образца технического сульфата цинка массой 2,7814 г  получено 0,9380 г

        осадка  Zn2P2O7. Найти процентное содержание цинка в техническом сульфате.

8.     Сколько граммов щавелевой кислоты требуется для приготовления 500 мл

        0,04 Н раствора ?

9.     Поправочный коэффициент к 0,2 Н раствору азотной кислоты равен 0,892.

        Определить  титр азотной кислоты.

10.  На титрование 10 мл  раствора азотной кислоты требуется  11,2  мл  0,5 Н раствора

        гидроксида калия. Найти нормальную концентрацию и титр азотной кислоты.

Вариант 8

1.      Аналитические реакции на катионы: алюминия, цинка и хрома.

2.      Аналитические реакции на анионы: J- ;   S2-

3.      Индикаторы.

4.      Колориметрический метод анализа: теоретические основы метода.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:                         Na2 [Cu(CN)4] ;                 [Cd(NH3)4]SO4 ;                 [Pt(NH3)5Cl]Cl3

6.     Определить содержание цинка в осадке оксида цинка массой 0,5172 г.

7.     При анализе 0,15 г сплава получено 0,03515 г осадка хлорида серебра.

        Определить содержание серебра в сплаве в процентах.

8.     Из навески хлорида алюминия массой 4 г приготовлено 250 мл раствора. Найти

        нормальность этого раствора.

9.    Титр гидроксида аммония равен 0,007218 г/мл. Определить нормальную и

        молярную концентрацию раствора.

10.  На титрование 10 мл  раствора гидроксида аммония  требуется 11,8 мл  0,5 Н

        раствора соляной кислоты с титром 0,00731 г/мл. Найти нормальную концентра-

        цию и титр раствора гидроксида аммония.

Вариант 9

1.      Аналитические реакции на катионы: серебра, свинца и ртути.

2.      Аналитические реакции на анионы: (CO3)2- ;  (SO3)2-

3.      Метод нейтрализации (кислотно-основное титрование).

4.      Колориметрический метод анализа: сущность метода.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:                   Na3 [Fe(SCN)6] ;                 [Al(H2O)6]Cl3  ;                  [Fe(H2O)4(OH)2]NO3

6.     Определить содержание серебра  в осадке сульфата серебра  массой  0,5625 г.

7.     При анализе 0,1 г сплава получено 0,02615 г осадка оксида серебра. Определить

        содержание серебра в сплаве в процентах.

8.     На титрование 5 мл раствора соляной кислоты требуется 7,2 мл раствора

        гидроксида калия с титром 0,0224 г/мл. Определить нормальную концентрацию

        раствора соляной кислоты.

9.     Из навески карбоната натрия массой 2 г приготовлено 200 мл раствора. Найти

        молярную и нормальную концентрацию раствора.

10.  Титр раствора гидроксида калия по азотной кислоте равен 0,01245 г/мл.

        Рассчитать нормальную и молярную концентрацию раствора гидроксида калия.

Вариант 10

1.        Аналитические реакции на катионы: железа(2), магний, марганец

2.      Аналитические реакции на анионы: (CrO4)3- ; (SiO3) 2-

3.      Идентификация вещества по значениям молекулярной рефракции.

4.      Комплексонометрическое титрование.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:        Na3[Al(OH) 6] ;                 [Hg(NH3)4](NO3)2  ;                  [Cu(H2O)3OH]Cl

6.     Определить содержание серебра  в осадке сульфида серебра  массой 0,45552 г.

7.     Для анализа образца хлорида натрия взята навеска массой 0,8768 г. Из нее

        получено 0,4605 г сульфата натрия. Вычислить процентное содержание натрия

        в хлориде натрия.

8.    Сколько граммов щавелевой кислоты нужно для приготовления 100 мл 0,1 Н

        раствора?

9.    Определить молярную концентрацию 0,2 Н раствора хлорида  натрия.

10.  На титрование 25 мл  раствора  хлороводородной кислоты с THCl/NaOH =

        0,01122 г/мл расходуется 25,82 мл раствора гидроксида натрия. Определить

        нормальную концентрацию гидроксида натрия.

Вариант 11

1.       Аналитические реакции на катионы: меди, кобальта, никеля

2.     Аналитические реакции на анионы:   (NO3 )- ;  (NO2) - 

3.      Кривые титрования, их практическое использование.

4.      Рефрактометрический метод анализа: основы метода.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:        (NH4)3 [Cr(OH)6] ;                 [Zn(H2O)3OH]Cl  ;                  K2 [Mn(CN)4]

6.     Определить содержание серы в 0,5854  г прокаленного осадка сульфата бария.

7.     Из навески 0,1 г  сплава  получено 0,1196 г  осадка хлорида серебра. Вычислить

        процентное содержание серебра в сплаве.

8.     Поправочный коэффициент к 0,1 Н раствору серной кислоты равен 0,928.

        Определить титр раствора серной кислоты.

9.     Определить нормальную концентрацию 0,4 М раствора хлорида хрома (III).

10.  На титрование 20 мл раствора гидроксида калия с ТКОН/НСl = 0,07255 г/мл

        расходуется 18,4 мл раствора серной кислоты. Определить нормальную

        концентрацию серной кислоты.

Вариант 12

1.      Аналитические реакции на катионы: калия, натрия и аммония.

2.     Аналитические реакции на анионы: CL- ;   Br-   

3.      Основные понятия гравиметрического анализа. Основные стадии гравиметри-

          ческого анализа (перечислить).

4.      Метод перманганатометрии.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:          К2 [HgBr4] ;                 [Hg(NH3)4]SO4  ;                  NH4 [Cr(SCN)4(NH3)2]

6.     Определить содержание кальция в осадке сульфата кальция массой  0,8253 г.

7.     При анализе сульфата железа (III) массой 0,3201 г  получено 0,1161 г  осадка

         оксида железа (III). Определить процентное содержание железа в сульфате

         железа (III).

8.     Определить молярную  концентрацию 0,4 Н раствора сульфата кальция.

9.     Поправочный коэффициент к 0,5 Н раствору соляной кислоты равен 1,1800.

        Найти титр раствора соляной кислоты.

10.  На титрование 20 мл  раствора гидроксида натрия расходуется 19,1 мл  раствора

        серной  кислоты с  TH2SO4 = 0,0100 г/мл.

        Определить нормальную концентрацию гидроксида натрия.

Вариант 13

1.      Аналитические реакции на катионы: алюминия, цинка и хрома.

2.      Аналитические реакции на анионы: J- ;   S2-

3.      Основные стадии гравиметрического метода анализа (взятие навески, ее

          растворение,  осаждение).

4.      Рефрактометрический  метод анализа: принцип работы рефрактометра.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:          [Сu(NH3)4]SO4 ;                K2 [Ni(CN)4] ;                  Na [Co(NH3)2(NO2)4]

6.     Определить содержание бария в осадке сульфата бария массой  0,1941 г.

7.     При анализе нитрата серебра массой 0,9604 г  получено осадка хлорида серебра

        0,6208 г.  Определить процентное содержание серебра в нитрате серебра.

8.     Определить титр гидроксида натрия по азотной кислоте для 0,1 Н  раствора

        гидроксида натрия с поправочным коэффициентом 1,0264.

9.     Определить нормальную концентрацию и титр 0,6 М раствора нитрата цинка.

10.  На титрование 15 мл  раствора гидроксида натрия требуется 17,8 мл азотной

        кислоты  с титром 0,0782 г/мл. Найти титр гидроксида натрия.

Вариант 14

1.       Аналитические реакции на катионы: серебра, свинца и ртути.

2.      Аналитические реакции на анионы: (CO3)2- ;  (SO3)2-

3.      Основные понятия титриметрического анализа. Химические реакции в

          титриметрическом анализе.

4.      Комплексонометрическое титрование.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:        Na2 [Bi I4] ;                 [Ni(NH3)6]Cl  ;                  K[Co(NH3)2(NO3)3]

6.     Определить содержание алюминия в осадке оксида алюминия массой 0,5962 г.

7.     Из навески сульфата алюминия массой 0,528 г  получено 0,155 г осадка оксида

        алюминия. Определить процентное содержание алюминия в сульфате алюминия.

8.     Определить титр гидроксида калия по серной ислоте для 0,01 Н раствора

        гидроксида калия с  поправочным коэффициентом 1,0312.

9.    Определите молярную концентрацию 0,06 Н раствора карбоната натрия.

10.  На титрование 10 мл  раствора гидроксида калия с ТКОН/НСl = 0,07255 г/мл

        расходуется 18,4 мл раствора серной кислоты. Определить нормальную

        концентрацию серной кислоты.

Вариант 15

1.     Аналитические реакции на катионы: железа(2), магний, марганец

2.      Аналитические реакции на анионы: (CrO4)3- ; (SiO3) 2-

3.      Основные стадии гравиметрического метода анализа (созревание осадка,

         фильтрование, высушивание).

4.      Хроматографический метод анализа: основные понятия, сущность метода.

         Газовая хроматография.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:        Na3 [Сo(NO2) 6] ;                 [Co(NH3)6]Cl3;                  K[PtCl3(H2O)]

6.     Определить содержание натрия в сульфате натрия массой 0,7612 г.

7.     Для анализа образца технического хлорида бария взята навеска 0,6878 г. Из нее

         получено 0,6556 г сульфата бария. Вычислить процентное содержание бария

         в техническом хлориде бария.

8.     Сколько граммов гидроксида натрия требуется для приготовления 100 мл

        0,3 Н раствора?

9.    Определите молярную концентрацию 0,9 Н раствора нитрата кальция.

10.  На титрование 25 мл  раствора уксусной кислоты требуется 22,6 мл  0,01 раствора

        карбоната калия. Определить нормальную концентрацию раствора уксусной

        кислоты.

Вариант 16

1.     Аналитические реакции на катионы: меди, кобальта, никеля

2.     Аналитические реакции на анионы:   (NO3 )- ;  (NO2) - 

3.      Методы титриметрического анализа (перечислить виды, дать краткую

         характеристику).

4.      Хроматографический метод анализа: основные понятия, сущность метода.

         Ионно-обменная хроматография.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:         K [AgCl2] ;                 [Cu(NH3)4](NO3)2 ;                 K2[PtCl2(OH)2]

6.     Определить содержание серебра в осадке хлорида серебра массой 0,9820 г.

7.     При анализе 0,7810 г сплава получено 0,3028 г осадка оксида железа (III).

        Определить содержание железа в сплаве в процентах.

8.     Определить титр раствора хлороводородной кислоты и титр хлороводородной

        кислоты по гидроксиду  натрия, если нормальная концентрация раствора

        равна 0,6934 Н.

9.    Определите молярную концентрацию 0,2 Н раствора серной кислоты.

10.  На титрование 25 мл  раствора гидроксида аммония  требуется 23,3 мл  0,2 Н

        раствора соляной кислоты. Найти массу гидроксида аммония, содержащегося в

        растворе объемом 250 мл.

Вариант 17

1.      Аналитические реакции на катионы: калия, натрия и аммония.

2.     Аналитические реакции на анионы: CL- ;   Br-   

3.      Приготовление стандартных растворов.

4.      Хроматографический метод анализа: основные понятия, сущность метода.

         Жидкостная хроматография.

5.     Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:             [Cr(H2O)6]Cl3 ;                K2 [Zn(OH)4]  ;                  [Al(H2O)4(OH)2]NO3

6.     Определить содержание кальция в осадке карбоната кальция массой  0,4832 г.

7.     Из образца технического сульфата цинка массой 2,7814 г  получено 0,9380 г

        осадка  Zn2P2O7. Найти процентное содержание цинка в техническом сульфате.

8.     Сколько граммов щавелевой кислоты требуется для приготовления 500 мл

        0,04 Н раствора ?

9.     Поправочный коэффициент к 0,2 Н раствору азотной кислоты равен 0,892.

        Определить  титр азотной кислоты.

10.  На титрование 10 мл  раствора азотной кислоты требуется  11,2  мл  0,5 Н раствора

        гидроксида калия. Найти нормальную концентрацию и титр азотной кислоты.

Вариант 18

1.     Аналитические реакции на катионы: алюминия, цинка и хрома.

2.      Аналитические реакции на анионы: J- ;   S2-

3.     Индикаторы.

4.     Колориметрический метод анализа: теоретические основы метода.

5.     Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:        Na2 [Cu(CN)4] ;                 [Cd(NH3)4]SO4 ;                 [Pt(NH3)5Cl]Cl3

6.     Определить содержание цинка в осадке оксида цинка массой 0,5172 г.

7.     При анализе 0,15 г сплава получено 0,03515 г осадка хлорида серебра.

        Определить содержание серебра в сплаве в процентах.

8.     Из навески хлорида алюминия массой 4 г приготовлено 250 мл раствора. Найти

        нормальность этого раствора.

9.    Титр гидроксида аммония равен 0,007218 г/мл. Определить нормальную и

        молярную концентрацию раствора.

10.  На титрование 10 мл  раствора гидроксида аммония  требуется 11,8 мл  0,5 Н

        раствора соляной кислоты с титром 0,00731 г/мл. Найти нормальную концентра-

        цию и титр раствора гидроксида аммония.

Вариант 19

1.      Аналитические реакции на катионы: серебра, свинца и ртути.

2.      Аналитические реакции на анионы: (CO3)2- ;  (SO3)2-

3.      Метод нейтрализации (кислотно-основное титрование).

4.      Колориметрический метод анализа: сущность метода.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:         Na3 [Fe(SCN)6] ;                 [Al(H2O)6]Cl3  ;                  [Fe(H2O)4(OH)2]NO3

6.     Определить содержание серебра  в осадке сульфата серебра  массой  0,5625 г.

7.     При анализе 0,1 г сплава получено 0,02615 г осадка оксида серебра. Определить

        содержание серебра в сплаве в процентах.

8.     На титрование 5 мл раствора соляной кислоты требуется 7,2 мл раствора

        гидроксида калия с титром 0,0224 г/мл. Определить нормальную концентрацию

        раствора соляной кислоты.

9.     Из навески карбоната натрия массой 2 г приготовлено 200 мл раствора. Найти

        молярную и нормальную концентрацию раствора.

10.  Титр раствора гидроксида калия по азотной кислоте равен 0,01245 г/мл.

        Рассчитать нормальную и молярную концентрацию раствора гидроксида калия.

Вариант 20

1.      Аналитические реакции на катионы: железа(2), магний, марганец

2.      Аналитические реакции на анионы: (CrO4)3- ; (SiO3) 2-

3.      Идентификация вещества по значениям молекулярной рефракции.

4.      Комплексонометрическое титрование.

5.      Назовите комплексные соединения и укажите: внешнюю и внутреннюю сферы, лиганд, комплексооразователь, координационное число,   диссоциацию первой и второй ступени:          Na3[Al(OH) 6] ;                 [Hg(NH3)4](NO3)2  ;                  [Cu(H2O)3OH]Cl

6.     Определить содержание серебра  в осадке сульфида серебра  массой 0,45552 г.

7.     Для анализа образца хлорида натрия взята навеска массой 0,8768 г. Из нее

        получено 0,4605 г сульфата натрия. Вычислить процентное содержание натрия

        в хлориде натрия.

8.    Сколько граммов щавелевой кислоты нужно для приготовления 100 мл 0,1 Н

        раствора?

9.    Определить молярную концентрацию 0,2 Н раствора хлорида  натрия.

10.  На титрование 25 мл  раствора  хлороводородной кислоты с THCl/NaOH =

        0,01122 г/мл расходуется 25,82 мл раствора гидроксида натрия. Определить

        нормальную концентрацию гидроксида натрия.

Рекомендуемая литература

1. Шапиро М.А., Шапиро С.А. Аналитическая химия. – М: Высшая школа, 1979.
2. Ольшанова М.К., Пискарева С.К., Барашкова К.М. Аналитическая химия. – М: Химия, 1990.
3. Аналитическая химия / под ред. профессора Л.А. Ищенко. – М: Академия, 2004.

Дополнительная литература

1. Крешков А.П., Ярославцев А.А. Курс аналитической химии. ч.1. Качественный анализ. – М: Химия, 1981.
2. Крешков А.П., Ярославцев А.А. Курс аналитической химии. ч.2. Количественный анализ. – М: Химия, 1982.
3. Ярославцев А.А. Сборник задач и упражнение по аналитической химии. – М: Высшая школа, 1979.
4. Васильев В.П., Кочергина Л.А. и др. Аналитическая химия сборник вопросов, упражнений и задач. – М: Дрофа, 2003.