Файл: shpargalki-po-analiticheskoj-ximii.doc

1 Предмет и задачи АХ. Значение АХ в совр .науке. анализ в биологии и службе охраны природы. АХ-наука о методах определения качественного и количественного состава ве-ва, АХ явл. составной частью единой хим.науки. Предмет АХ- разработка методов анализа, их практич. выполнение, опр-е состава ве-в, изучение физ. св-в ве-в.Задачи-1. развитие теории методов анализа.2. разработка и совершенствование методов анализа.3. обеспечение хим.-аналитич. контроля в процессе проведения научно-исследовательских работ. Большое место отводится в АХ поиску новых совр. методов анализа, с использованием новых достижений науки и техники. Анализ имеет большое значение для промышленности, медицины. Определяется состав вод, почв. В пром-ти исп-ся состав как количественный так и качественный сплавов материалов и т.д.

2.классификация методов анализа.

Анализ ве-в проводится для установления количественного и качественного состава ве-в. Качественный анализ- позволяет установить, из каких эл-тов состоит ве-во. Количественный – позволяет установить количественное содержание составных частей в анализируемой среде. Методы м/классифицироваться в зависимости от кол-ва анализируемого ве-ва: Макрометоды, ПолумикрометодыМикрометоды Ультрамикрометоды Субмикрометоды (очень важны в медицине, биологии).В зависимости от техники выполнения анализа: Химические- в основе хим.реакция. Физико-химические- о составе анализируемого ве-ва судят по физ.св-ву продукта (плотность) Физические- судят по физическому свойству. Четкой границы м/у физич. и физич.-хим. р-ции нет, а объединяет их то, что и там и там исследуются св-ва при пом.прибора.

3.Условия выполнения реакции. Чувствительность, избирательность, специфичность реакции. Достигнуть нужного эффекта конкретной аналитической реакции возможно лишь при условии строгого соблюдения оптимальных условий ее проведения. Оптимальные условия определяются концентрацией реагирующих веществ, рН сре¬ды, температурным режимом, способом проведения реакции, приемом

наблюдения, учетом влияния посторонних ионов. Чувствительность химической реакции (чув. методов анал. хим) — наименьшее количество вещества, которое можно обнаружить данной реакцией или количественно определить данным методом анализа. выражается значениями порядка 1 мкг (одной миллионной доли грамма).ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬАНАЛИЗА(селективность), возможность метода или методики определять или обнаруживать искомый компонент (молекулы, ионы, функц. группы и т. д.) в присут. др. сопутствующих компонентов. Специфичность характеризует возможность обнаружения искомого элемента в присутствии других элементов, железа в присутствии никеля, марганца, хрома, ванадия, кремния 

4.Дробный и Систематический анализ Систематический анализ основан на последовательном выделении из растворов отдельных групп ионов, на выделении отдельных ионов из подгрупп. Выделенные ионы определяют при помощи соответствующих реакций. На исследование берут навески исследуемого объекта и операции (минерализация, осаждение, растворение, фильтрование )Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого раствора. Для обнаружения соответствующих ионов необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Обнаружение производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с помощью соответствующих реактивов, а затем прибавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.

5. Разделение катионов на аналитические группы. При анализе образцов в которых несколько видов катионов их взаимно мешающее действие не позволяет воспользоваться дробным методом анализа. Пользуются системным анализом(разделяют ионы групповым реагентом). Теоретически базой для классификации катионов может служить ожжет служить Табл. Менделеева, которая характеризуется четкой аналогией совокупных свойств внутри каждой группы элементов. 1 гр. (Na,K,NH4) группового реагента нет 2 гр. (Ag,Hg,Pb,)- групповой реагент HCl

3 гр. (Ca, Ba, Pb)- групповой реагент H₂SO₄

4 гр. (Al Cr Zn As Sn)- групповой реагент NaOH 5 гр. (Bi Mg Mn Fe)- групповой реагент NaOH 6 гр. (Co Cu Ni Cd Hg) – групп. реагент NH₄OH

6.Закон действия масс. Теоретические основа качественного анализа в 1864г Гульдберг и Вааге открыли закон действующих масс. Он является теоретической основой многих методов анализа, поскольку устангавливает связь между скоростью и молярными концентрациями веществ, участвующих в обратимой химияческой реакции.СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ПРОИЗВЕДЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ. А+б=с+д v=k1(а)(б) v2=k2(с)(д) K=v/v2=(с)(д) /(а)(б) K-константа равновесия(поскольку к1 и к2 для участвующих в реакции веществ при неизменной температуре – постоянные величины, то и отношение их – величина постоянная, К) это уравнение является следствием закона ПРИ ОБРАТИМЫХ РЕАКЦИЯХ РАВНОВЕСИЕ НАСТУПАЕТ, КОГДА ОТНОШЕНИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОБРАЗУЮЩИХСЯ ВЕЩЕСТВ К ПРОИЗВЕДЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВСТУПАЮЩИХ В РЕАКЦИЮ ВЕЩЕСТВ СТАНОВИТСЯ РАВНЫМ НЕКОТОРОЙ ПОСТОЯННОЙ ДЛЯ ДАННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ВЕЛИЧИНЕ, НАЗЫВАЮЩЕЙСЯ КОНСТАНТОЙ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

7 Равновесие в гомогенной системе. Константа ионизации и степени ионизации кислот и оснований. Равновесия устанавливающиеся в однофазной однородной системе – гомогенные(газовые смеси, растворы без осадков, смеси растворимых одна в другой жидкостей). Константа, конкретная для каждого частично ионизируемого химического соединения, выражающая отношение концентрации ионов из соединения к концентрации неионизированного соединения. Вывод значения pH В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода ([H⁺]) и гидроксид-ионов ([OH⁻]) одинаковы и составляют 10⁻⁷ моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H⁺] · [OH⁻] и составляет 10⁻¹⁴ моль²/л² (при 25 °C).Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда [H⁺] > [OH⁻] говорят, что раствор является кислым, а при [OH⁻] > [H⁺] — щелочным.Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который собственно и является водородным показателем — pH.Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина — показатель основности раствора, pOH, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH⁻:как в любом водном растворе при 25 °C [H ⁺ ][OH ⁻ ] = 1,0×10 ^{− 14}, очевидно, что при этой температуре

8. Состояние сильных электролитов в растворах. В реальных растворах все ионы окружены ионной атмосферой состоящей из противоположно заряженных ионов. В результате этого их подвижность уменьшается и они движутся медленнее и изменяется их электропроводность поэтому вводят понятие активности определяющей действие концентрации в растворе с учетом ионного взаимодействия. Подстановка активностей вместо концентраций в уравнения, определяющие условия фазовых, химических или электрохимических равновесий для идеальных растворов, делает эти уравнения применимыми к реальным растворам. Наряду с активностью пользуются коэффициентом активности, равным отношению активности к концентрации. Ионы не могут выделиться из раствора порознь, а лишь в таком сочетании, при котором сохраняется электронейтральность раствора. Поэтому вводят в рассмотрение активность сильного электролита как целого. Эта величина принимается по определению равной произведению активностей ионов, на которые молекула распадается при электролитической диссоциации. За коэффициент активности сильного электролита принимают среднее геометрическое из коэффициентов активностей его ионов; коэффициенты активности ионов считаются равными отношениям активностей к концентрациям (так же, как в случае неэлектролитов). Константа диссоциаци. - константа равновесия реакции диссоциации, степень диссоциации (доля продиссоциировавших частиц) - отношение числа продиссоциировавших частиц к общему числу частиц, введенных в систему. КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ -величина, определяющая для данной хим. р-ции соотношение между термодинамич. активностями исходных в-в и продуктов в состоянии хим. равновесия.  реакции АВ "  A⁺ + B^-

9. Гидролиз солей Гидролиз солей - взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию слабого электролита. степень гидролиза-отношение части соли, подвергающейся гидролизу, к общей концентрации её ионов в растворе α=(c_гидр/c_общ)·100 %где c_гидр — число молей гидролизованной соли, c_общ — общее число молей растворённой соли.Степень гидролиза соли тем выше, чем слабее кислота или основание, её образующие. Константа гидролиза — константа равновесия гидролитической реакции. Выведем уравнение константы гидролиза соли, образованной слабой кислотой и сильнымоснованиемУравнение константы равновесия для данной реакции будет иметь вид:или     Различают:1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания:Na₂CO₃ + Н₂О = NaHCO₃ + NaOHCO₃²⁻ + H₂O = HCO₃⁻ + OH⁻( щелочная среда, реакция обратима)2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания:CuCl₂ + Н₂О = CuOHCl + HCl Cu²⁺ + Н₂О = CuOH⁺ + Н⁺(кислая среда, реакция протекает обратимо) 3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S 2Al³⁺ + 3S²⁻ + 6Н₂О = 2Al(OH)₃(осадок) +ЗН₂S(газ) Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и нейтрален

10 Буферные растворы растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов; смесь слабой кислоты и её соли (напр., СН₃СООН и CH₃COONa) или слабого основания и его соли (NH₃ и NH₄CI). Величина рН буферного раствора мало изменяется при добавлении небольших количеств свободной сильной кислоты или щёлочи, при разбавлении или концентрировании. Буферные растворы широко используют в различных химических исследованиях. Для определения пределов действия Б.р. вводится понятие буферная емкость, измеряемая количеством сильной кислоты или основания (в г-экв), которое надо добавить к 1 л Б.р., чтобы сместить рН на единицу.

10 Буферные растворы Сущ-т р-ры при + к которым небольш.кол-ва кислоты, щелочи или при их разбавлении рн изменяется незначительно- буферные р-ры. А указанная их способность поддерживать рн практически постоянной наз-ся буферным действием. Буф.спос-тью обладают смеси след.типа: 1.смесь слабой к-ты и соли с одноименным анионом. CH₃COOH+CH₃COONa

2. смесь слабого основания и соли с одноименным катионом NH₃+NH₄Cl

3. смесь слабой многоосновной к-ты различной степени замещенности NaH₂PO₄+Na₂KPO₄

Буферное действие р-ров хар-ся буферной емкостью. Это то мин.кол-во сильной к-ты или щелочи, кот.необходимо добавить к 1 л. Буферного р-ра, чтобы его рН изменилась на еденицу. рН буф.р-ров зависит от конст. диссоциации слабой к-ты или основания и от компонентов буф.р-ра.

[H⁺]= Ккисл*(Скисл./Ссоли)

[ОH^-]= Косн.*(Сосн../Ссоли)

11 Основные понятия тетриметрического анализа Титриметрический анализ — методы количественного анализа, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титрование — процесс определения титра исследуемого вещества. Титр раствора— способ выражения концентрации. Обозначается заглавной латинской буквой T. Измеряется в г/мл Титр по растворённому веществу или просто титр — масса растворённого вещества (в граммах), содержащаяся в одном миллилитре (см³) раствора. Титр по определяемому веществу или условный титр — масса какого-либо вещества (в граммах), реагирующая с одним миллилитром данного раствора Титрант (в титриметрическом анализе) — реагент с точно известным титром (концентрацией), добавляемый к исследуемому раствору для количественного анализа содержащихся в нем веществ или их элементов (ионов, функциональных групп) Аликвота - точно измеренная кратная часть образца (объём раствора), взятая для анализа, которая сохраняет свойства основного образца.

12 Классификация тетриметрических методов анализа Титриметрический анализ использует различные типы химических реакций: нейтрализации (кислотно-основное титрование) —реакции с изменением pH растворов окисления восстановления (перманганатометрия, иодометрия,хроматометрия)  реакции, которые происходят с изменением окис-лительно-восстановительных потенциалов в системе титрования. осаждения (аргентометрия) реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе. комплексонометрия  — реакции, основанные на образовании прочных комплексных соединений ионов металлов (всех, кроме одновалентных) с комплексоном III, при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе. требования: 1. Реакция должна протекать в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции и должна быть практически необратима. Результат реакции должен отражать количетво анализируемого вещества. Константа равновесия реакции должна быть больше 10 . 2. Реакция должна протекать без побочных реакций, иначе нельзя при менять закон эквивалентов 3 Реакция должна протекать с достаточно большой скоростью, т.е.за 1-3 секунды. 4. Должен существо-вать способ фиксирования точки эквивалентности. Для работы в титриметрическом анализе используют стандар-тные растворы, то есть растворы с точно извес-тной концентрацией. К установочным вещест-вам, предъявляется ряд требований. Если ве-

щество можно получить в химически чистом виде, оно устойчиво при хранении, сравнительно хорошо растворимо и если состав его строго соответствует определенной формуле, то точную концентрацию определяют по точной навеске. Кроме того, это вещество должно иметь возмо-жно большую массу эквивалента. К таким веществам относят тетраборат натрия Na2B4O7 10H2O,карбонат натрия Na2CO3, щавелевую кислоту H2C2O4 2H2O, дихромат калия

K2Cr2O7, хлорид натрия NaCl .пределяться достаточно легко и просто.

13 Способы титрования Различают прямое, обратное титрование и титрование заместителя. При прямом титровании к раствору определяе-мого вещества (аликвоте или навеске, титруе-мому веществу) добавляют небольшими порция-ми раствор титрант (рабочий раствор). При обратном титровании к раствору определяе-мого вещества добавляют сначала заведомый избыток специального реагента и затем титруют его остаток, не вступивший в реакцию. При заместительном титровании к раствору опре-деляемого вещества добавляют сначала избыток специального реагента и затем титруют один из продуктов реакции между анализируемым веще-ством и добавленным реагентом.

14 Техника выполнения титриметрческого анализа Титрование — процесс определения титра исследуемого вещества. Титрование производят в бюретках, заполненных титрантом до нулевой отметки. Титровать, начиная от других отметок, не рекомендуется, так как шкала бюретки может быть неравномерной. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (Точка эквивалентности) обычно находят при помощи соответствующего индикатора или инструментально. Техника выполнения: приготовление раствора из точной навески вещества- анализируемая навеска растворяется в точном объеме в мерной колбе. (расчет навески, взятие ее на аналитических весах, перенос и растворение ее, добавление до получения необходимого точного значения объема, расчет точной концентрации приготовленного раствора)

15 Метод кислотно-основного титрования, метод объемного анализа, заключающийся в постепенном прибавлении раствора известной концентрации (стандартный раствор) к анализируемому раствору. Основан на реакции нейтрализации. Результат титрования вычисляют по объему и концентрации рабочего раствора в точке эквивалентности. Рабочими растворами при определении кислот служат щелочи КОН, NaOH (алкалиметрия); при определении оснований — сильные кислоты НС1, H2S04 (ацидиметрия). В процессе титрования имеет место постепенное изменение рН раствора с особо резким скачком вблизи точки эквивалентности. Для фиксирования точки конца титрования используются индикаторы химические (лакмус, фенолфталеин, тимолфталеин, метилоранж, метилрот и др.). В визуальном титровании при использовании рабочих растворов малых концентраций (0,1 н и ниже) ошибка титрования невелика. Более точные результаты дают потенциометрическое и кондуктометрическое титрования, при которых параллельно с процессом нейтрализации измеряют рН раствора или его электропроводность. Метод кислотно-основного титрования широко применяется в технологических контроле виноделия при определении титруемых и летучих кислот — винной, яблочной, янтарной, лимонной и угольной.

16.Теория индикаторов. При визуальном фик-сировании точки эквивалентности чаще всего применяют кислотно-основные индика-торы- слабые кислоты и основания, окраска ко-торых изменяется в зависимости от рН среды. Ионная теория индикаторов. В связи с тем, что кисло-тно-основные индикаторы представ-ляют собой слабые кислоты или слабые основа-ния, любой  индикатор диссоциирует в растворе согласно уравнению: HInd  ↔  Н⁺        +  Ind­                    бесцв   малинов                     

Окраска раствора, в котором индикатор находит-ся в молекулярной форме (HInd), отличается от окраски раствора, в котором индикатор находит-ся в ионной форме (Ind ^-). Так, молекулы фенол-фталеина HInd бесцветны, а его анионы Ind ^-окра­шены в малиновый цвет. Достаточно к раст-вору, содержащему фенолфталеин, прибавить 1-2 кап­ли щелочи, как введенные ОН^--ионы станут связывать катионы Н⁺ с образо­ванием слабого электролита - молекул воды. При этом равнове-сие диссоци­ации индикатора сместится вправо, и накопление анионов Ind­^-  вызовет окра­шивание раствора в малиновый цвет. Окраска индикатора изменяется в определенном интервале значений рН, называемом интервалом перехода окраски индикатора. Он зависит только от свойств дан-ного индикатора и не зависит от природы реаги-рующих между собой кислот и оснований. Чем меньше интервал перехода индикатора тем точнее фиксируют с его помощью конечную

точку титрования.

17 Кривые титрования кислотно-основного титрования. Изменение рН в процессе титрования можно изобразить в виде графической зависимости рН от объема добавленного титранта – кривой титрования. Анализируя их принимают во внимание: положение начальной и конечной точки титрования, а так же точки эквивалентности; характер изменения ветвей кривой по отношению к точке эквивалентности; область резкого изменения вблизи точки эквивалентности. рН индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислот Индикатор должен реагировать с определяемым веществом А или веществом титранта В при их концентрациях, близких к МЭ (в идеале соответствующих МЭ). Эта вторичная реакция должна протекать только тогда, когда основная реакция между А и В уже прошла почти полностью (в идеале до конца). Например, если индикатор Ind реагирует с В, то при титровании протекают следующие реакции:А + В АВ - основная реакцияВ + Ind ВInd - вторичная реакция Необходимо, чтобы свойства ВInd значительно отличались от свойств Ind, кроме того, визуально должны быть различимы настолько малые количества ВInd, чтобы расход титранта В на образование ВInd был не ощутим. Константа равновесия вторичной реакции должна иметь такую величину, чтобы вблизи МЭ изменение концентрации В приводило к резкому изменению соотношения . ПоследнееInd/в условие легко осуществимо при достаточно больших концентрациях титранта (обычно с (1/z В) не менее 0,1моль/дм³).

18 Реакция комплексонообразования. Комплексонометрическое титрование используется для определения многих катионов. Большое значение при выполнении титрования имеет регулирование рН раствора. Титрование в кислой среде позволяет определить ионы трехзарядных катионов без помех со стороны двухвалентных металлов. В этих условиях хелаты двухвалентных металлов практически не образуются. Это большое достоинство комплексонов, т.к. представляется возможность титровать одни катионы в присутствии других, не прибегая к их предварительному разделению. Комплексоны-органические реагенты группы аминополикарбоновых кислот. Комплексонаты – комплексные соединения образовавшиеся при взаимодействии комплексонов с металлами. Металоиндикатор - орг. соед.изменение окраски которых зависит от концентрации ионов металла в растворе. Состояние комплексонатов в растворе характеризуется константой устойчивости (В-бета). Чем выше степень окисления металла, тем устойчивей комплексонат, и выше константа устойчивости.

19 Комплексонометрия (трилонометрия) —метод анализа, основанный на реакциях взаимо-действия комплексонов (трилона Б), катионами щелочноземельных и тяжелых металлов, кото-рые приводят к образованию растворимых в во-де бесцветных прочных внутри комплексных соединений. Трилон Б (комплексон III) Na₂H₂L ∙ 2Н₂О образует внутрикомплексные соединения с катионами металлов за счет валентных связей с карбоксильными группами, вытесняя из них атомы водорода, а также за счет координацио-нных связей ионов-комплексообразователей с атомами азота. Особенности строения комп-лексонов: 1 наличие нескольких групп кисло-тного характера, атомы водорода которых спо-собны замещаться на металл 2 присутствие 2 атомов азота имеющих неподеленную пару электронов и способных образовывать коорди-национные связи с металлом 3 шесть функции-ональных групп с донорными атомами азота и кислорода позволяют комплексонам реагировать со всеми металлами кроме металлов со степенью окисления +1, образую комплексные соединения комплексонаты

20 Свойства комплексонатов: они прочные соеди-нения и слабые электролиты, их прочность обус-ловлена 2 видами связи и замкнутых циклах разве-вленных в пространстве; комплексонаты хорошо растворимы в воде и их растворы бесцветны; неза-висимо от степени окисления металла комплексонаты характеризуются одинаковым составом 1:1, ступен-чатое комплексообразование отсутствует, поэтому эквиваленты металлов и комплексонов=1; чем выше степень окисления металла, тем устойчивей комп-лексонат, и выше константа устойчивости. Условия - титрования:1. Реакции должны протекать быстро, количествен­но и стехиометрично, 2. Определяемые ионы должны образовывать с металлоиндиктором менее прочные комплексы, чем их комплексы с три-лоном Б.3. титрование проводить при опреде­лен-ном    значении рН (рН < 10), так как в щелочной среде могут обра­зовываться осадки гидроксидов определяемых катионов или их основ­ные соли.

Прямое титрование. К анал­изируемому раствору прибавляют аммиачный буферный раствор, металло­индикатор и титруют стандартным раствором трило-на Б. Способом прямого титрования определяют катионы Cu²⁺, Zn²⁺, Fе³⁺, Ва²⁺, Сг³⁺,Ca²⁺, Mg²⁺ 

Обратное титрование. К анализируемому раствору прибавляют аммиач­ный буферный раствор, затем точно отмеренный удвоенный мин объем трилона Б, а его избыток оттитровывают стандартным­ раствором магния сульфата или цинка сульфата в присутствии мета­ллоиндикатора. При этом протекают реакции: Ме²⁺ + H₂L^2- ↔ [Ме]^2-  + 2Н⁺ изб. H₂L^2- + Zn²⁺ ↔ [ZnL] ^2- + 2Н⁺ Заместительное титрование основан на том, что большинство ионов образуют с трилоном Б более устойчивые комплексные соединения, чем  комплекс катионов Mg²⁺ с трилоном Б После при­бавления к анализируемому раствору комплекса [MgL] ^2- протекает реакция обмена:   [MgL] ^2- + Ме²⁺ → [MeL] ^2- + Mg²⁺ Выделившиеся ионы Mg²⁺ 

оттитровывают стандартным раствором трило­на Б в присутствии металлохромного индикатора: Mg²⁺ + H₂L^2- → [MgL] ^2- + 2Н⁺

21 Способы фиксирования Т.Э. и индикаторы компл. Титр. Фиксирование точки эквивалентности: 1.Визуально(т.к. выделяется эквивалентное количество кислоты отношение ее к металлу можно оттитроватьее количественно щелочью используя рН индикатора для фиксирования точки эквивалентности) 2 Инструментально(с помощью приборов). Для визуального определения используют металоиндикаторы (орг. соед.изменение окраски которых зависит от концентрации ионов металла в растворе), они с ионами титруемого металла образуют окрашенные комплексы. Требования к металоиндикаторам: окраска комплекса MeInd должна отличаться от собственной окраски металоиндикатора; индикатор должен образовывать достаточно устойчивый комплекс Me:Ind=1:1; комплексное соединение металла с индикатором должно быть менее прочным, чем комплексонат данного металла; комплекс MeInd должен быстро разрушаться под действием К3 Механизм действиЯ индикаторов: Me2+ +Hind2-=MeInd- + H+ MeInd- + H2Y2- = MeR2- + Hind2-

22 Окислительнл-востан. Р-ции. Константы равновесия Red-Ox. Реакции окисления-восста-новления – это реакции, в которых реагирующие вещества присоединяют или отдают электроны. Окислителем называется частица (ион, элемент молекула,), которая присоединяет электроны и переходит при этом из более высокой степени окисления в более низкую, т.е. восстанавли-вается. Восстановитель – это частица, которая отдает электроны и переходит при этом из более низкой степени окисления в более высокую, т.е. окисляется. 2КМnО₄ +10FeSО₄ +8Н₂SО₄↔

2МnSО₄ + 5Fe₂(SО₄)₃+К₂SО₄ + 8Н₂О      

 Fe ²⁺   - е   ↔   Fe ³⁺       

МnО₄ ^- + 5е +  8Н ⁺ ↔ Мn ²⁺ +  4Н₂О      

В случае сильных кислот и оснований равно-весие сдвинуто практически полностью вправо. Слабые кислоты и основания диссоциируют не-полностью. Константа указанного равновесия является константой диссоциации кислоты и основания. В случае кислот ее называют кон-стантой кислотности, в случае оснований – константой основности. В каждом растворителе для каждой сопряженной пары кислота-основа-ние произведение константы кислотности и кон-станты основности равно константе автопро-толиза (ионному произведению) воды .

23 Редоксиметрия- метод окисления восстановления. Все редоксиметоды классифицируются в зависимости от характера основного титранта, используемоего для данного титрования. 1перманганатометрия (титрантKMnO4, без индикатора), Иодометрия (иод – титрант, индикатор - крахмал), дихроматометрия(дихромат калия в кислой среде, хромат калия – в щелочной, индикатор - дифениламин). При помощи редоксметодовможно определить окислители, восстановители, а так же соединения не проявляющие окислительно-восстановительных свойств. Для этого используют прямое, обратное и косвенное титрование.

24 Перманганатометрия- титрант KMnO4. Прямым титрованием в кислой среде определяют восстановители. Точка восстановления по розовой окраске.10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+ 2MnSO4+K2SO4+8H2O Окислители определяются методом обратного титрования, к анализируемому веществу+избыток вспомогательного раствора а затем оттитровывают KMnO4. Косвенное титрование – определяют вещества не проявляющие окислительно восстановительные свойства. CaCl2+(NH4)2C2O4=CaC2O4+2NH4Cl CaC2O4+H2SO4=H2C2O4 +CaSO4 H2C2O4 + 2KMnO4 +3H2SO4= 2MnSO4+ 10CO2+ 8H2O Иодометрия — титриметрический (объёмный) метод определения веществ, основанных на реакциях окисления-восстановления с участием иода или иодидаПреимуществом метода является возможность применения селективного индикатора для определения йода — крахмала. Иодометрически определяют кислоты:IO₃⁻ + 5I⁻ + 6Н⁺ = 3I₂ + ЗН₂О

25 Равновесия в гетерогенных системах Большинство веществ могут существовать в одном из трех агрегатных состояний: газообразном (парообразном), жидком и твердом. В определенных условиях эти фазы способны переходить друг в друга, то есть всякую жидкость путем испарения можно перевести в газ, а охлаждением – в твердое состояние Равновесия между различными фазами одной системы называют фазовыми, а описывают эти фазовые равновесия посредством фазовых диаграмм или диаграмм состояния. Фазовая диаграмма позволяет установить условия равновесия между числом фаз, числом компонентов и числом степеней свободы (вариантностью) системы. Фаза (Ф) – гомогенная (однородная по химическому составу и термодинамическим свойствам) часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела. Так, два нерастворимых друг в друге твердых вещества, как и две несмешивающиеся жидкости, образуют две фазы. Компоненты (К) – химически индивидуальные вещества, наименьшее число которых достаточно для образования фаз системы. Число компонентов определяется количеством индивидуальных веществ в системе за вычетом числа возможных между ними обратимых взаимодействий. Например, система из трех индивидуальных веществ H₂O, H₂, O₂ будет двухкомпонентной, поскольку для образования всех фаз достаточно любых двух веществ:  = H₂ + 1/2O₂. По числу компонентов системы делятся на одно-, двух-, трех- и многокомпонентные.Степени свободы (С) – число параметров (температура, давление, состав системы), которые можно произвольно менять без изменения числа фаз в системе.

Правило фаз Гиббса: в изолированной равновесной системе число степеней свободы равно числу компонентов системы плюс два минус число фаз: С = К + 2 – Ф

26 Типы осадков и условия их образования Кристаллом называют твердое тело, частицы которого (атомы, ионы) расположены в определенном, периодически повторяющемся порядке, образуя кристаллическую решетку. Долгое время вещества подразделяли на кристаллические . и аморфные. Затем было установлено, что в зависимости от условий образования одно и то же вещество можно получить в кристаллическом и аморфном состояниях. Так, например, сульфат бария из водных растворов выпадает в виде кристаллического осадка, а из водных растворов, содержащих 30—60 °/о спирта,— в виде аморфного осадка. В виде кристаллов получен ряд веществ (белки, каучук и др.), которые ранее считались типичными аморфными соединениями. При помощи рентгеноструктурного анализа в большинстве так называемых аморфных осадков доказано наличие кристаллической решетки. Приведенные выше примеры подтверждают, что кристаллические и аморфные формы являются только различным состоянием одного и того же вещества. Образующиеся кристаллы должны быть относительно крупными (20—50 мк). Форма и грани этих кристаллов должны быть видны под микроскопом при малом увеличении (60—100 раз). Более мелкие кристаллы (2—20 мк) можно видеть под микроскопом только при увеличении в 150—250 раз. При определении формы кристаллов под микроскопом обыкновенно пользуются увеличением в 30—80 раз (общее увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра).

27Гравиметрический метод.  основан на точном измерении массы вещества известного состава, химически связанного с определяемым компонентом и выделенного в виде соединения или в виде простого вещества Метод характеризуется высокой точностью, но длителен и трудоемок. В фармацев­тическом анализе его применяют для определения влажности и зольности лек препаратов. 1Расчет массы навески анализируемого вещества и ее   взвешивание 2  Растворение навески 3  Создание условий осаждения 4   Осаждение (получение осаж­денной формы) 5Отделение осадка фильтрова­нием 6 Промывание осадка 7 Получение гравиметриче­ской   формы (высушивание, прокаливание до постоян­ной массы) 8 Взвешивание гравиметриче­ской формы 9 Расчет результатов анализа Осажденной формой называют соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора. Гравиметрической (весовой) формой называют соединение, которое взве­шивают.       Осажденная форма должна быть:достаточно малорастворимой, чтобы обеспечить практически полное, полученный осадок должен быть чистым и легко фильтрую-щимся (что определяет преимущества кристалли-ческих осадков);осажденная форма должна легко переходить в гравиметрическую форму.    Основными требованиями к гравиметрической форме являются  точное соответствие ее состава определенной химической формуле; химическая устойчивость в достаточно широком интервале темпера­тур, отсутствие гигроскопичности;

28 Обработка результатов анализа методами мат. статистики. Гравиметрический анализ включает два экспериментальных измерения: определение массы навески m_н анализируемого вещества и массы продукта известного состава, полученного из этой навески, то есть массы гравиметри­ческой формы m_гр.ф анализируемого вещества. На основании этих данных несложно вычислить массовую процентную долю w, %  определяемого компонента в навеске: w, % = m_гр.ф­ ∙ F ∙ 100 / m_н ,где F - гравиметрический фактор (фактор пересчета, аналитический мно­житель) рассчитывают как отношение молекулярной массы определяемого компонента к молекулярной массе гравиметрической формы с учетом стехио­метрических коэффициентов.  Значение гравиметрических факторов, рассчитанное с высокой точнос­тью, приводится в справочной литературе. F = (а ∙ М_{опред.в-во}) / (b ∙ М_гр.ф),

29 Оптические методы анализа К оптическим методам анализа относят физико-химические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в виде поглощения излучения, отражения и рассеяния. Рефрактометрический анализ основан на измерении показателя преломления веществ, по которому следует судить о природе вещества, чистоте и содержании в растворах.Преломление луча света возникает на границе двух сред, если среды имеют различную плотность. Поляриметрический метод основан на свойстве некоторых веществ изменять направление световых колебаний.Вещества, обладающие свойством изменять направление колебаний при прохождении через них поляризованного света, называются оптически активными. Атомно-абсорбционный анализ основан на поглощении световой энергии атомами анализируемых веществ. Фотоколориметрия на взаимодействии излучения с однородными системами, их обычно объединяют в одну группу фотометрических методов анализа. Нефелометрия основана на поглощении и рассеянии световой энергии взвешенными частицами анализируемого вещества. Люминесцентный анализ основан на измерении излучения, возникающего в результате выделения энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества.

30 Основные методы определения концентрации в-ва в фотометрический метод анализа (Фотометрия), совокупность методов мол.-абсорбционного спектрального анализа, основанных на избират. поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Бугера -Ламберта - Бера. Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Последняя отличается от спектрофотометрии тем, что поглощение света измеряют гл. обр. в видимой области спектра, реже - в ближних УФ и ИК областях (т. е. в интервале длин волн от ~ 315 до ~ 980 нм), а также тем, что для выделения нужного участка спектра (шириной 10-100 нм) используют не моно-хроматоры, а узкополосные светофильтры.

31Закон светопоглащения Бугера- Ламберта –Бера Поглощение монохроматического света окрашенным раствором прямо пропорционально концентрации поглощающего свет вещества и толщине слоя раствора, через который он про-ходит. Когда поток света с интенсивностью Io падает на кювету с раствором окрашенным или прозрачным.

Часть его с интенсивностью Ioт отражается на границе воздух-стекло, стекло-раствор. Другая часть рассеивается Iр присутствующими взвешенными включениями в растворе. Еще часть потока поглощается (адсорбируется) раствором Iа и оставшаяся часть выходит Iв.

Iо = Iот + Ia+ Iр+ Iв

Iо= Ia+ Iв Ia зависит от наличия в растворе молекул или ионов вещества и непосредственно эту величину определить нельзя. Она по разности интенсивности падающего света прошедшего ч/з раствор. Прибор измеряет интенсивность выходящего потока. Закон Бугера-Ламберта Доля поглощенного светоизлучения не зависит от Iо (интенсивность первоначального излучения) Iв= Iо 10 R= R

Слои в-ва одинаковой толщины всегда поглащают одну и туже часть падающего на него потока R- зависит от природы растворенного в-ва и длинны волны света. Численно он равен обратной величине толщины слоя ослабляющего интенсивность светового потока в 10 раз

Закон Бера: поглощение светового потока прямо пропорционально числу частиц поглощенного в-ва (зависимость поглощения от концентрации) R=EC E коэффициент поглощения С концентрация или число частиц ед. обьема.

Iв = Iо 10

Iв = Iо

А оптическая плотность или абсорбция (светопоглащение)

Оптическая плотность А р-ра прямо пропорциональна концентрации в-ва и толщине

Если толщина слоя

В этом случае Е молярный коэффициент поглощения, характеризует чувствительность реакции. Чем выше значение Е тем более чувствительна реакция. Для большинства реакций Е от

Отношение интенсивности потока монохроматического излучения прошедшего испытуемый р-р к интенсивности первоночального потока обозн. Т – прозрачность (пропускание)

Оптическая плотность А и пропускание Т связаны м/у собой соотношением

32 Устройство и правило работы фотоэлектроко-лориметрах ФЭК хар-ся простотой оптической и электрической схем. Большинство фотометров имеет набор из 10-15 светофильтров и представляет собой двухлучевые приборы, в которых пучок света от источника излучения (лампа накаливания, редко ртутная лампа) проходит через светофильтр и делитель светового потока (обычно призму), который делит пучок на два, направляемые через кюветы с исследуемым р-ром и с р-ром сравнения. После кювет параллельные световые пучки проходят через калиброванные ослабители (диафрагмы), предназначенные для уравнивания интенсивностей световых потоков, и попадают на два приемника излучения (фотоэлементы), подключенные по дифференциальной схеме к нуль-индикатору (гальванометр, индикаторная лампа).

Отклонения от закона БЛБ Закон выполняется строго только для монохроматического света, но можно применять при полихроматическом свете если используются светофильтры. Причины отклонений: – физическая – недостаточная монохроматичность светового потока, для усиления имеются дифракционные решетки. химические – гидролиз веществ, конкурентные реакции, изменение рН, наличие окрашенных примесей

33 Рефрактометрический анализ основан на измерении показателя преломления (рефракции) веществ, по которому следует судить о природе вещества, чистоте и содержании в растворах. Преломление луча света возникает на границе двух сред, если среды имеют различную плотность. Отношение синуса угла падения (а) к синусу угла преломления (В) называют относительным показателем преломления (п) второго вещества по отношению к первому и является величиной постоянной:Показатель преломления вещества зависит от его природы, а также от длины волны света и от температуры. При падении угла света под углом 90° угол преломления называется предельным углом преломления, а его величина зависит только от показателей преломления этих сред, через которые проходит свет. Поэтому, если известен показатель преломления одной среды, то, измерив предельный угол преломления, можно определить показатель преломления исследуемой среды. Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность какой-нибудь среды В, преломляется сильнее, чем при падении на нее из другой среды А; показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется его абсолютным показателем преломления или просто показателем преломления данной среды

34 Качественный рефрактометрический анализ основан на измерении показателя преломления (рефракции) веществ, по которому следует судить о природе вещества, чистоте и содержании в растворах РЕФРАКЦИЯ МОЛЯРНАЯ (R) (от позднелат. refractio-преломление), произведение уд. рефракции г да мол. массу М: R = rМ. Уд. рефракция представляет собой отношение нек-рой ф-ции f(n) показателя преломления л (см. Рефрактометрия) к плотности r в-ва: r =f(n)/r. Величина г практически не зависит от т-ры, давления и агрегатного состояния в-ва.. Дисперсия – зависимость показателя преломления от длинны волны.

Частная дисперсия показывает различия в показателе преломления для произвольно длин волн

Средняя показывает разброс показателя преломления между синей и красной линиями

Удельная- отношение средней дисперсии к плотности анализируемого раствора

35 Правила работы Рефракто́метр — прибор, измеряющий показатель преломления света в среде.    Принцип действия промышленных рефрактометров базируется на использовании явления полного внутреннего отражения света в оптической призме, находящейся в контакте с жидкостью.        Свет от источника вводится в оптическую призму и падает на ее внутреннюю поверхность, контактирующую с исследуемым раствором. Световые лучи попадают на границу раздела призмы и раствора под различными углами. Часть лучей, угол падения которых больше критического, полностью отражаются от внутренней поверхности призмы и, выходя из нее, формируют светлую часть изображения на фотоприемнике. Часть лучей, угол падения которых меньше критического, частично преломляются и проходят в раствор, а частично отражаются и формируют темную часть изображения на фотоприемнике.  Положение границы раздела между светом и тенью зависит от соотношения коэффициентов преломления материала оптической призмы и исследуемого раствора, а также длины волны излучения источника света. Поскольку оптические характеристики призмы и длина волны источника постоянны, то по положению границы раздела света и тени на фотоприемнике можно однозначно определить коэффициент преломления или оптическую плотность исследуемого раствора.        Так как оптическая схема рефрактометров построена на использовании отражения и прохождения света только внутри призмы, то ни прозрачность раствора, ни наличие в нем рассеивающих свет нерастворимых включений, газовых пузырьков не влияют на результаты измерения.        Для компенсации влияния температуры исследуемой жидкости на результаты измерения концентрации в промышленных рефрактометрах используются тепловые датчики.

36 Кондуктометрические метода анализа Кондуктометрия (от англ. conductivity — электропроводность и метрия) — совокупность электрохимических методов анализа, основанных на измерении электропроводности растворов. Кондуктометрия применяется для определения концентрации растворов солей, кислот, оснований, для контроля состава некоторых промышленных растворов. Кондуктометрический анализ основан на изменении концентрации вещества или химического состава среды в межэлектродном пространстве; он не связан с потенциалом электрода, который обычно близок к равновесному значению. Кондуктометрия включает прямые методы анализа (используемые, например, в солемерах) и косвенные (например, в газовом анализе) с применением постоянного или переменного тока (низкой и высокой частоты), а также хронокондуктометрию, низкочастотное и высокочастотное титрование. Удельная электропроводность- электропроводность 1см³ р-ра между электродами площадью 1см² и расположенных на расстоянии 1 см друг от друга Эквивалентная эл-ть - удельная проводимость отнесенная к числу эквивалента в 1 мл р-ра