- •Аналитическая химия
- •Авторский коллектив:
- •Рецензенты:
- •Введение
- •Глава 1 основы качественного анализа
- •1.1. Качественный анализ неорганических веществ
- •1.1.1. Аналитическая классификация катионов
- •1.1.2. Аналитическая классификация анионов
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 2 количественный химический анализ
- •2.1. Сущность и характеристика
- •Гравиметрического метода анализа
- •2.1.1. Операции гравиметрического анализа
- •2.1.2. Отбор средней пробы и подготовка её к анализу
- •2.1.3. Расчет навески для анализа и взвешивание
- •2.1.4. Вскрытие навески
- •2.1.5. Устранение влияния мешающих компонентов
- •2.1.6. Осаждение определяемой составной части вещества в виде малорастворимого соединения
- •2.1.6.1. Механизм образования осадков
- •2.1.6.2. Влияние условий осаждения на структуру осадка
- •2.1.6.3. Причины загрязнения осадков
- •2.1.6.4. Старение осадков
- •2.1.7. Фильтрование и промывание осадков
- •2.1.7.1. Правила фильтрования
- •2.1.7.2. Промывные жидкости
- •2.1.7.3. Высушивание, прокаливание осадков
- •2.1.7.4. Техника получения гравиметрической формы и ее взвешивание
- •2.1.8. Расчет количества определяемого вещества
- •2.1.9. Метрологическая оценка результатов анализа
- •Математическая обработка результатов количественного анализа
- •Влияние отдельных ошибок на конечный результат
- •Значащие цифры
- •Определение гигроскопичной воды Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение SiO2 в силикате
- •Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение оксида серы so3
- •Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение полуторных оксидов Al2o3, Fe2o3, TiO2
- •Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2.2. Сущность и характеристика титриметрического метода анализа
- •2.2.1. Стандартизация растворов титрантов
- •2.2.2. Основные приемы титрования
- •2.2.3. Расчеты в титриметрическом анализе Химический эквивалент
- •Расчет результата прямого титрования при разных способах выражения концентрации раствора
- •Расчет результата в методах обратного титрования
- •2.2.4. Кривые титрования
- •2.2.5. Основные методы титриметрического анализа
- •2.2.6. Кислотно-основное титрование
- •2.2.6.1. Рабочие растворы
- •2.2.6.2. Кривые титрования и выбор индикатора
- •100,0 Мл 0,1 н hCl 0,1 н раствором NaOh
- •100,0 Мл 0,1 м уксусной кислоты 0,1 м раствором NaOh
- •2.2.7. Комплексонометрическое титрование
- •Синий цвет
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •2.2.8. Титрование по методу осаждения
- •2.2.8.1. Аргентометрия
- •2.2.8.2. Кривые титрования и способы обнаружения конечной точки титрования
- •Порядок выполнения работы
- •2.2.9. Окислительно-восстановительное титрование
- •2.2.9.1. Перманганатометрия
- •2.2.9.2. Способы обнаружения конечной точки титрования
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 3 спектральные методы анализа
- •3.1. Принципы аналитической оптической спектроскопии
- •3.2. Основные узлы и приборы для аналитической оптической спектроскопии
- •3.3. Молекулярная абсорбционная спектроскопия
- •3.3.1. Основной закон светопоглощения - закон Бугера-Ламберта-Бера
- •Таким образом
- •3.3.1.1. Ограничения и условия применения закона Бугера-Ламберта-Бера
- •3.3.1.2. Аппаратура в молекулярной абсорбционной спектроскопии
- •3.4. Молекулярная спектроскопия в инфракрасном диапазоне (икс)
- •3.4.1. Задачи, решаемые инфракрасной спектроскопией
- •Лабораторная работа № 7
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Концентрация Оптическая
- •Глава 4 электрохимические методы анализа
- •4.1. Потенциометрические методы
- •4.1.1. Методы проведения потенциометрического анализа
- •4.1.2. Потенциометрическое титрование
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •4.2. Кулонометрический анализ
- •4.2.1. Установка для кулонометрического титрования
- •4.3. Кондуктометрические методы анализа
- •4.3.1. Прямая кондуктометрия
- •4.3.2. Кондуктометрическое титрование
- •Выполнение кондуктометрических измерений с помощью учебно-лабораторного комплекса «Химия»
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 5 хроматографические методы анализа
- •5.1. Хроматографические параметры
- •5.2. Обработка хроматограмм
- •5.3. Жидкостная хроматография
- •5.4. Газовая хроматография
- •5.5. Тонкослойная хроматография (тсх)
- •5.5.1. Параметры тонкослойной хроматографии
- •5.5.2. Количественные характеристики эффективности разделения в тсх
- •Посуда, приборы и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Посуда, приборы и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 6 микроскопические методы исследования
- •6.1. Принцип работы и конструкция сзм NanoEducator
- •6.2. Техническая спецификация оборудования NanoEducator
- •Посуда, приборы и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Заключение
- •Библиографический список Основная литература
- •Дополнительная литература
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
2.2.2. Основные приемы титрования
В методах прямого титрования определяемое вещество непосредственно реагирует с рабочим раствором. Для проведения анализа этим методом достаточно одного титранта.
В методах обратного титрования (или, как их еще называют, методах титрования по остатку) используются два титрованных раствора: основной и вспомогательный. Широко известно, например, обратное титрование хлорид-иона в кислых растворах. К анализируемому раствору хлорида сначала добавляют заведомый избыток титрованного раствора нитрата серебра (основного рабочего раствора). При этом происходит реакция образования малорастворимого хлорида серебра: Ag+ + Cl- → AgCl. Не вступившее в реакцию избыточное количество AgNO3 оттитровывают раствором тиоцианата аммония (вспомогательного рабочего раствора): Ag+ + SCN- → AgSCN. Содержание хлорид-иона можно рассчитать, т.к. известно общее количество вещества (моль), введенное в раствор, и количество вещества AgNO3, не вступившее в реакцию с хлорид-ионом.
Третьим основным видом титриметрических определений является титрование заместителя (титрование по замещению, косвенное титрование). В этом методе к определяемому веществу добавляют специальный реагент, вступающий с ним в реакцию. Один из продуктов взаимодействия затем оттитровывают рабочим раствором. Например, при йодометрическом определении меди к анализируемому раствору добавляют заведомый избыток KI. Происходит реакция
2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2.
Выделившийся иод оттитровывают тиосульфатом натрия.
Известны и более сложные титриметрические методики анализа, являющиеся комбинацией этих трех основных.
2.2.3. Расчеты в титриметрическом анализе Химический эквивалент
Расчет результатов титриметрического анализа основан на принципе эквивалентности, в соответствии с которым вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.
Если определяемое вещество A реагирует с раствором титранта B по уравнению
νAA + νBB → Продукты реакции,
то эквивалентными массами веществ будут νAM(A) и νBM(B), где M(A) и M(B) – молярные массы веществ A и B, а νA и νB – стехиометрические коэффициенты.
Уравнению реакции можно придать вид
A + (νB/νA)B → Продукты реакции,
где νA>νB, что означает, что одна частица вещества A будет эквивалентна νB/νA частиц вещества B.
Отношение νB/νA обозначают символом fэ и называют фактором эквивалентности вещества B:
fэ(B) = νB/νA..
Фактор эквивалентности является безразмерной величиной, равной или меньшей единицы.
Величину νB/νAB или равную ей fэ(B)B называют эквивалентом вещества B.
Во избежание противоречий необходимо приводить реакции к единой общей основе. Для реакций кислотно-основного взаимодействия такой основой может быть ион водорода. В окислительно-восстановительных реакциях количество реагирующего вещества удобно связывать с числом электронов, принимаемых или отдаваемых данным веществом. Это позволяет дать следующее определение.
Эквивалентом называется реальная или условная частица вещества, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.
При использовании термина "эквивалент" всегда необходимо указывать, к какой конкретной реакции он относится.
Под условной частицей понимаются как реально существующие частицы (молекулы, ионы, электроны и т.д.), так и доли таких частиц (например, 1/2 иона) или их группы.
Единицей количества вещества эквивалента является моль. Например, в реакции
NaOH + 1/2 H2SO4 → 1/2 Na2SO4 + H2O
fэ(NaOH)=1; fэ(H2SO4)=1/2.
Эквивалент серной кислоты в этой реакции будет составлять половину молекулы (условная частица):
fэ(H2SO4) H2SO4 = 1/2 H2SO4.
Для реакции
H3PO4 + KOH → KH2PO4 + H2O
fэ(H3PO4)=1; fэ(H3PO4) H3PO4 = H3PO4,
а для реакции
H3PO4 + 3 KOH → K3PO4 + 3H2O
fэ(H3PO4)=1/3; fэ(H3PO4) H3PO4 = 1/3 H3PO4.
В полуреакции
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4 H2O
fэ(KMnO4)=1/5; fэ(KMnO4) KMnO4 = 1/5 KMnO4 ,
но в полуреакции
MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + 2H2O
fэ(KMnO4)=1/3; fэ(KMnO4) KMnO4 = 1/3 KMnO4.
Фактор эквивалентности и эквивалент данного вещества являются не постоянными величинами, а зависят от стехиометрии реакции, в которой они принимают участие. Таким образом,
Фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в реакции окисления-восстановления.
Большое значение в титриметрическом анализе имеет понятие молярной массы эквивалента.
Молярной массой эквивалента (Mэ) вещества X называют массу одного моль эквивалента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X. Для молярной массы эквивалента в литературе встречается также термин "эквивалентная масса".
Таким образом, молярная масса эквивалента – это масса авогадрова числа эквивалентов (вообще говоря, условных частиц): Mэ=fэ∙M, где M – молярная масса вещества (масса авогадрова числа молекул, т.е. реальных частиц). Следовательно, масса вещества может быть выражена из соотношений
m = ν∙M = ν∙Mэ/fэ = n∙Mэ, где n = ν/fэ – количество вещества эквивалента.
Отношение количества вещества эквивалента в растворе к объему раствора называется молярной концентрацией эквивалента: C(fэ(X)X)=n(fэ(X)X)/V.
Например, C(1/2 H2SO4) = 0,1 моль/л.
Вместо обозначения единицы измерения моль/л допускается сокращение "н.", происхождение которого связано с тем, что молярную концентрацию эквивалента называют также нормальной концентрацией (нормальностью). Например, 1 н. H2SO4, т.е. 1 моль эквивалента H2SO4 на литр раствора. При использовании молярной концентрации эквивалента следует указывать реакцию, в которой применяется раствор данной нормальности, или приводить фактор эквивалентности.