Файл: Учебнометодическое пособие Тюмень, 2018 удк 54 н 24. 1 Рецензенты.docx

Глава 9

Аналитическая химия.

9.1. Аналитическая химия. Основные понятия.

Современная 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.

Количественный химический анализ – это определение количественного состава, т.е. установление количества химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе. При 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.

Аналитическая реакция – это хим. превращение анализируемого вещества при действии аналитического реагента с образованием продуктов с заметными аналитическими признаками

9.2. Качественный анализ

Основной задачей качественного химического анализа катионов и анионов является идентификация (открытие) того или иного иона, т.е. доказательство его присутствия или отсутствия в анализируемом объекте.

Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях. В ходе реакций для обнаружения элементов или ионов используют вещества, которые называются реактивами или реагентами обнаружения.

Реагенты подразделяются на специфические (характерные), селективные (избирательные) и групповые.

1) Специфическими называются реагенты, которые дают характерную реакцию только с одним ионом и позволяют обнаружить его в смеси многих других ионов. Например, обнаружение иона йода (крахмал)

2) Селективные реагенты позволяют обнаруживать несколько веществ или ионов. Например: реактив K₄[Fe(CN)₆] образует окрашенные соединения с ионами Fe³⁺ и Cu²⁺.

3) Групповыми называются реагенты, которые обнаруживают ионы определенной аналитической группы. Например, если к раствору, содержащему ионы Ag+, Pb2+, Hg₂²⁺ др. добавить раствор HCl, то эти ионы выпадут в осадок (AgCl, PbCl, Hg₂Cl₂) и их можно отделить от других ионов. С помощью групповых реактивов осуществляется систематический ход анализа, т.е. проводят разделение и обнаружение ионов в определенном порядке. Специфичность реактивов можно повысить изменением среды растворов, связыванием мешающих ионов и др.

Но из-за недостаточности специфичности многих реактивов, в качественном анализе наиболее широко используется метод разделения ионов, т.е. систематический анализ.

Качественный химический анализ включает дробный и систематический анализ. Дробный анализ – обнаружение иона или вещества в анализируемой пробе с помощью специфического реагента в присутствии всех компонентов пробы.

Систематический анализ предусматривает разделение смеси анализируемых ионов по аналитическим группам с последующим обнаружением каждого иона.

Широкое распространение при систематическом анализе катионов и анионов получили групповые реагенты.

В связи с применением различных групповых реагентов сформировались и различные аналитические классификации катионов по группам или различные химические методы качественного анализа катионов: сероводородный (сульфидный), аммиачно-фосфатный, кислотно-основной, карбонатный, бифталатный, сульфидно-основной, тиоацетамидный. Наиболее распространенными являются три аналитические классификации катионов по группам: сероводородная (сульфидная), аммиачно-фосфатная (или фосфатно-аммиачная) и кислотно-основная, причем сероводородный метод анализа в последние десятилетия применяются все реже, так как он требует получения и применения токсичного сероводорода и довольно продолжителен. Каждая классификация основана на химических свойствах катионов, связана с положением соответствующих элементов периодической системе и их электронным строением.

9.3. Количественный анализ

Количественный химический анализ – это определение количественного состава вещества, т.е. установление количества химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе. В основе количественного анализа лежит закон сохранения массы, сущность которого состоит в том, что масса всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Количественный химический анализ развивался в двух направлениях – гравиметрический (весовой) анализ и титриметрический (объемный) анализ.

Важнейшими характеристиками методов анализа является их чувствительность и точность. Чувствительностью метода – называют наименьшее количество вещества, которое можно достоверно определить данным методом.

Титриметрический (объемный анализ) метод анализа

Титриметрический анализ основан на точном измерении объемов веществ, вступающих в химическую реакцию. В титриметрии используют реакции всех типов: с переносом протона, электрона, электронной пары, а также процессы осаждения.

В этом методе используют растворы реактивов точно известной концентрации – титранты.

Процесс медленного прибавления титранта к раствору определяемого вещества называется титрованием. Момент титрования, когда количество прибавленного титранта становится эквивалентным количеству определяемого вещества называется эквивалентной точкой титрования или точкой эквивалентности (ТЭ). Её определяют с помощью индикатора или по изменению физико-химических характеристик титруемого раствора. Метод отличается быстротой и точностью полученных результатов.

9.4. Вопросы для самоконтроля

1. Что называется аналитической химией?

2. Методы качественного анализа.

3. Что такое реагент?

4.Методы количественного анализа.

5. Что такое титр?

6. Что такое титрование?

7. Что называется точкой эквивалентности?
9.5. Контрольные задания

111. Что такое качественная реакция? Опишите главные особенности качественных реакций (специфичность, интенсивность, чувствительность). Что такое частная реакция?

112. Что такое групповой реактив? Перечислите групповые реактивы на катионы II, III, IV аналитических групп. Напишите реакции взаимодействия группового реактива соответствующей группы с ионами Ba²⁺, Fe²⁺, Pb²⁺.

113. Кратко опишите основные методы объемного анализа, их основную сущность, лежащие в их основе реакции, рабочие растворы.

114. Какие растворы называются приготовленными? Что такое титрование, эквивалентная точка титрования? Что называется титром?

Список используемой литературы:

а) основная литература:

1. Хомченко, Г.П. Неорганическая химия/ Г.П. Хомченко, И.К. Цитович. - СПб: ИТК Гранит, 2009.- 464 с.

2. Глинка, Н.Л. Общая химия/ Н.Л. Глинка. - М.: Юрайт, 2010.- 886 с.

3.Цитович, И.К. Курс аналитической химии/ И.К. Цитович. – СПб: Лань, 2004.- 496 с.

б) дополнительная литература:

1. Саргаев П. М. Неорганическая химия: учебное пособие / П. М. Саргаев. - М.: Колос С, 2005. - 271 с.

2. Егоров В. В. Теоретические основы неорганической химии. Краткий курс для студентов сельскохозяйственных вузов: учебник / В. В. Егоров. - СПб. : Лань, 2005. - 192 с.

3. Ерохин Ю. М. Химия: учебник / Ю. М. Ерохин. - М.: Академия, 2007. - 384 с.

4.Химия: учебное пособие для студентов заочной формы обучения всех направлений подготовки бакалавров / Г.Г. Кривнева [и др.]. — Электрон. текстовые данные. — Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013. — 132 c. — 978-5-89040-451-0. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/22675.html

5. Черткова Л.И. Неорганическая и аналитическая химия: метод. указ. по изучению дисциплины и задание для контрольной работы студентам-заочникам с-х вузов по специальности 31.07 - "Зоотехния" // ВСХИЗО / Л. И. Черткова, А.С. Гузей, Ж.Г. Василенко, В.И. Гусева. - М., 1991. - 52 с.