Аналитическая химия

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ и

СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ РФ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Фармацевтический факультет

Кафедра общей химии

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Учебный план, программа, методические указания по выполнению контрольных работ, контрольные задания для студентов заочного отделения фармацевтического факультета

Иркутск, 2008

ВВЕДЕНИЕ

Главной задачей аналитической химии с курсом инструментальных методов анализа является выработка у будущих провизоров наиболее существенных навыков проведения качественного и количественного анализа неорганических и органических веществ, широко используемых в фармации.

Курс аналитической химии (аналитики) является базовым в системе подготовки провизоров. Умение выполнять качественный и количественный анализ химическими и инструментальными методами крайне необходимо для последующего успешного освоения физической и коллоидной, органической, биологической, фармацевтической, токсикологической химии, технологии лекарственных форм и других специальных дисциплин.

В результате изучения аналитической химии с курсом инструментальных методов анализа и в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта 040500 (фармация) студенты должны приобрести следующие знания, навыки и умения.

Студент должен знать:

1. Цели, задачи аналитической химии, химического анализа; пути и способы их решения.

. Роль и значение методов аналитической химии в фармации, в практической деятельности провизора, исследователя.

. Основные разделы аналитической химии, химического анализа. Основные понятия аналитической химии, аналитические реагенты.

. Основные этапы развития аналитической химии, ее современное состояние.

. Связь аналитических свойств соединений с положением составляющих их элементов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

. Применение основных положений теории растворов, учения о химическом равновесии, химической кинетике, катализе, адсорбции в аналитической химии.

. Принципы качественного анализа. Качественный анализ основных классов неорганических и органических веществ.

. Основы методов выделения, разделения, концентрирования веществ.

. Использование современных физических и физико-химических методов в качественном анализе.

. Основы гравиметрии, титриметрии, инструментальных (физических и физико-химических) методов количественного анализа.

. Основы математической статистики применительно к оценке правильности и воспроизводимости результатов количественного анализа.

. Основные литературные источники и справочную литературу по аналитической химии.

Студент должен уметь:

1 Самостоятельно работать с учебной и справочной литературой по аналитической химии.

. Отбирать среднюю пробу, составлять схему анализа, проводить качественный и количественный анализ вещества в пределах использования основных приёмов и методов, предусмотренных программой.

. Выполнять исходные вычисления, итоговые расчёты с использованием статистической обработки результатов количественного анализа.

. Пользоваться мерной посудой, аналитическими весами.

. Владеть техникой выполнения основных аналитических операций при качественном и количественном анализе вещества.

. Готовить и стандартизовать растворы аналитических реагентов.

. Работать с основными типами приборов, используемых в анализе (микроскопы, фотоэлектроколориметры, флуориметры, спектрофотометры, потенциометры; установки для кулонометрии, хроматографы и др.).

. Оформлять протоколы анализов.

. Применять полученные знания для анализа лекарственных средств и других биологически активных веществ.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

По учебному плану курс аналитической химии по заочному обучению изучается на 3-м курсе, пятом семестре. В соответствии с учебным планом и рабочей программой по курсу предусмотрены 3 контрольные работы, часть вопросов рассматривается в лекционном курсе и лабораторном практикуме. Контрольные работы выполняются студентами по вариантам, установленным кафедрой. Первая контрольная работа по качественному анализу и вторая по количественному анализу включают по 10 заданий, третья контрольная по инструментальным методам анализа - 5 заданий.

Для подготовки к экзамену и выполнения контрольных работ в приложении приводится Программа по аналитической химии с курсом инструментальных методов анализа.

Контрольные работы выполняются в отдельных тетрадях и представляются на кафедру через деканат в сроки, установленные деканатом.

Образец оформления титульного листа (обложки тетради)

Иркутский государственный медицинский университет Фармацевтический факультет Заочное отделение Кафедра общей химии Контрольная работа № . по аналитической химии студента . группы Иванова Ивана Ивановича Вариант . Домашний адрес: Индекс город . улица . дом № ., кв. № . телефон . Год2. ЗАДАЧИ ЛЕКЦИЙ, ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

В соответствии с Образовательным Стандартом, целями и задачами курса студенты слушают лекции, выполняют лабораторные работы и выполняют самостоятельно по три контрольные работы.

Задачи лекций:

- изложить современное состояние программных вопросов по курсу аналитической химии;

изложить теоретические основы химического качественного и количественного анализа, применение инструментальных методов для решения аналитических задач;

заложить основы знаний по анализу, умения выбрать необходимый метод анализа и грамотно провести расчеты результатов определений.

Задачи лабораторных работ:

- дать экспериментальное обоснование теоретических вопросов аналитической химии;

на практике освоить выполнение наиболее важных лабораторных работ по качественному и количественному анализу, научить работать с приборами при проведении инструментальных анализов;

научить проводить расчеты при проведении титриметрических и физико-химических анализов, математической обработке полученных данных.

Задачи самостоятельной работы:

- углубить и закрепить теоретические основы по отдельным разделам аналитической химии;

закрепить теоретические знания и экспериментальные навыки путём решения тренировочных и ситуационных задач;

закрепить навыки самостоятельного поиска необходимых справочных данных;

научить самостоятельно в письменной форме излагать учебный материал и правильно оформлять решения химических задач, закрепить математические приёмы при решении конкретных аналитических задач, в том числе по анализу лекарственных препаратов.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

.1 Выполнение контрольных заданий

Студент должен выполнить три контрольные работы. Первая контрольная работа по качественному анализу с теоретическими основами аналитической химии, вторая - по количественному анализу, третья - по инструментальным методам анализа.

Перед каждой контрольной работой в настоящем пособии изложены краткие методические указания по решению задач.

Контрольная работа должная быть аккуратно оформлена, номера и условия задач переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть кратко, но чётко обоснованы. При решении задач недостаточно одних формул и математических расчетов; следует объяснить свои действия, затем идут формулы, расчеты, конечный ответ и выводы.

Работы должны быть датированы, подписаны студентом и представлены на рецензирование. Если контрольная работа не зачтена, её следует выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и выслать на рецензирование вместе с незачтённой работой. Исправления следует делать в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не зачитывается как сданная.

Каждый студент выполняет свой вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета. Например, номер студенческого билета 46025, две последние цифры 25, и им соответствует вариант контрольного задания 25. Цифрой I обозначены номера заданий первой контрольной работы, цифрой II - второй, цифрой III - третьей контрольной работы.

3.2 Лекции

Для студентов читаются лекции по важнейшим разделам качественного и количественного анализа. На лекциях даются рекомендации для самостоятельного изучения аналитики. Лекции читаются в период установочных или лабораторно-экзаменационных сессий.

3.3 Лабораторно-практические занятия

Для овладения методами качественного и количественного анализа, получения навыков работы с измерительной посудой и приборами, умения приготовлять растворы нужной концентрации и рассчитывать полученные результаты анализов студенты выполняют лабораторный практикум. Контроль самостоятельной подготовки студентов к занятиям и теоретического материала осуществляется путём тестированного входного контроля.

3.4. Зачёт

Получают зачёт, выполнив лабораторный практикум. Студенты, получающие зачёт, предъявляют лабораторный журнал с пометкой преподавателя о выполнении всех работ, предусмотренных планом. Студентам может быть предложен тест итогового контроля знаний по всему курсу. В зачётную книжку студента преподаватель проставляет зачёт после защиты студентом всех лабораторно-практических занятий и положительной оценки (зачтено) трех контрольных работ.

3.5 Консультации

В случае затруднений при изучении аналитики следует обращаться на кафедру за письменной или устной консультацией к преподавателю, рецензирующему контрольные работы.

3.6 Экзамен

К сдаче экзамена допускаются студенты, выполнившие три контрольные работы и получившие зачет по лабораторному практикуму. Экзаменатору студенты предъявляют зачётную книжку, направление на экзамен и зачтённые контрольные работы.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ И КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Тема I. Качественный анализ - дробный и систематический.

При выполнении задания по этой теме необходимо знать кислотно-основную классификацию катионов на аналитические группы и групповые реагенты, уметь писать уравнения аналитических реакций в молекулярной и ионной формах, полной и сокращенной. При написании реакций обнаружения катионов обратить особое внимание на условия их выполнения и мешающее действие других ионов.

В данных методических указаниях и методических указаниях кафедры по качественному анализу изучение свойств катионов основано на кислотно-основной классификации катионов, согласно которой необходимо выполнять задание по составлению хода анализа.

Таблица 1 - Кислотно-основная классификация катионов

Номер группыГрупповой реагентКатионыПродукты взаимодействия и их свойстваIОтсутствуетLi+, Na+, K+, NH4+ОтсутствуютIIHClAg+, Pb2+, [Hg2]2+AgCl (т), PbCl2 (т), Hg2Cl2 (т). Осадки не растворяются в разбавленных кислотахIIIH2SO4Ca2+, Sr2+, Ba2+CaSO4 (т), BaSO4 (т), SrSO4 (т). Осадки не растворяются в кислотах, щелочах, аммиакеIVNaOH (избыток)Zn2+, Al3+, Cr3+, Sn(II), Sn(IV), As(III), As(V)ZnO22-, AlO2-,CrO2-,SnO22-, SnO32-, AsO33-, AsO43- (ионы в растворе)*VNaOHMg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+, Sb(III), Sb(V)Mg(OH)2 (т), Mn(OH)2 (т), Fe(OH)2 (т), Fe(OH)3 (т), Bi(OH)3 (т), HSbO2 (т), HsbO3 (т). Осадки не растворяются в избытке щелочи и аммиакаVI25%-ный раствор NH3Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+[Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+, [Cu(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+ (ионы в растворе)* Более вероятно образование комплексных ионов, например [Zn(OH)4]2- и т.д., кроме мышьяка.

Перед выполнением систематического анализа необходимо проводить предварительные испытания, т.е. исследования, по которым можно судить о составе раствора или сухого вещества ориентировочно. Следует отметить цвет, определить рН (раствора), а при наличии сухого вещества или осадка в растворе выяснить, в каком растворителе он может полностью или частично раствориться. Затем выполняют обнаружения дробным методом (из отдельных порций раствора), так как на некоторые ионы существуют специфические реагенты (или создаются специфические условия) и нет необходимости проводить обнаружение их систематическим методом. Это особенно касается тех ионов, которые могут в процессе анализа изменить степень окисления или соосадиться и быть «потерянными». Однако не следует подменять дробным анализом систематический, являющийся в отличие от первого универсальным. Заключения по предварительным испытаниям и дробным обнаружениям позволяют выбрать наиболее оптимальный ход систематического анализа, провести его быстрее, а результаты получить более надежными.

Систематический ход анализа по кислотно-основной классификации см. в учебнике по аналитической химии, например: Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Ч.1 - М.: Высшая школа, 2001.

Тема II. Гомогенные равновесия. Теория электролитической диссоциации. Расчет pH в растворах сильных и слабых кислот и оснований. Химическое равновесие. Закон действующих масс. Буферные растворы, расчет pH в буферных растворах.

При выполнении задания по этой теме важно правильно применять основные положения теории электролитической диссоциации для написания уравнений диссоциации сильных и слабых электролитов Используя константы кислотности (Ка) и основности (Кв) необходимо уметь выводить формулы для расчета [Н+], [ОН-] и рН, рОН в растворах слабых кислот и оснований, а также в присутствии их солей. Следует изучить механизм действия буферных растворов и использование их в систематическом ходе анализа.

Пример 1. Рассчитать рН в 0,025 М растворе хлороводородной кислоты.

Решение:

HCl?H++Cl-

[Н+] = c(HCl) = 0,025 моль/л

рН = -lg[Н+] = -lg0,025 = 1,6.

Пример 2. Рассчитать рН 0,015 М раствора муравьиной кислоты. Как изменится рН, если к 20 мл этого раствора прибавить 25 мл 0,01 М раствора формиата натрия?

Решение:

НСООН?НСОО-+Н+

До добавления формиата натрия [Н+] = [НСOO-]

рН = -lg[Н+] = 2,79.

Рассчитаем концентрации муравьиной кислоты и формиата натрия после смешивания растворов:

При добавлении формиата натрия диссоциация муравьиной кислоты подавлена, следовательно [HCOO-]=c(HCOONa)=0,0055 моль/л

рН=3,67.

При добавлении формиата натрия рН раствора повышается за счет подавления диссоциации муравьиной кислоты в присутствии одноименного иона.

Тема III. Протолитические равновесия в растворах солей. Степень и константа гидролиза. Расчет рН в растворах гидролизующихся солей.

В водных растворах соли, содержащие катионы слабых оснований, и анионы слабых кислот подвергаются гидролизу, то есть взаимодействуют с протонами или гидроксильными группами нейтральных молекул воды. В растворах устанавливается гидролитическое равновесие, которое характеризуется константой гидролиза (Кh). При изучении этой темы необходимо обратить внимание на правильное написание уравнений реакций гидролиза в ионном виде и выражение константы гидролиза. Уметь выводить расчетные формулы степени гидролиза (h) и рН растворов гидролизующихся солей, знать факторы, влияющие на гидролиз.

Пример 1. Вычислить [H+] и pH 0,005 M NH4NO3, а также степень и константу гидролиза NH4NO3.

Решение: Составляем уравнение реакции гидролиза:

NH4+ + H2O = NH4OH + H+.

Рассчитываем концентрацию H+-ионов по формуле:

.

Степень гидролиза h рассчитываем по формуле:

.

Константу гидролиза Кг рассчитываем по формуле:

.

Тема IV. Гетерогенные равновесия в аналитической химии. Произведение растворимости (константа растворимости). Условия образования осадков. Влияние на полноту осаждения одноименного иона, рН раствора, постороннего электролита («солевой эффект»).

Гетерогенные равновесия устанавливаются на границе раздела фаз (осадок - насыщенный раствор над осадком). Данное равновесие характеризует константа растворимости (Ks) или произведение растворимости (ПР). Используя значения ПР (Ks) необходимо уметь рассчитывать молярные (моль/л) и массовые (г/л) концентрации ионов в растворе малорастворимого соединения в воде и в присутствии одноименных ионов. Следует знать условие образования осадков и уметь решать вопрос о возможности их образования при смешивании растворов.

Пример 1. Рассчитать молярную (моль/л) и массовую (г/л) растворимость сульфата кальция, если ПP(CaSO4)=2,5·10-5.

Решение:

Запишем равновесие в рассматриваемой системе:

CaSO4?Са2+ + SO42-.

Обозначим молярную концентрацию соли в насыщенном растворе (растворимость) - s (моль/л), тогда [Са2+] = [SO42-] = s.

Запишем выражение ПР:

ПР=[Са2+][SO42-] = s2, .

Массовая растворимость сульфата кальция будет равна:

S(г/л)=s(моль/л)·M(CaSO4)=5·10-3·136=0,68 г/л.

Пример 2.

Смешали 500 мл 0,002 М раствора хлорида бария и 500 мл 0,001 М раствора сульфата калия. Выпадет ли в этих условиях осадок сульфата бария? ПР(BaSO4)=1,1·10-10.

Решение: Условие образования осадков: произведение концентрации ионов должно быть больше произведения растворимости ПКИ>ПР.

ПКИ = с(Ва2+)·c(SO42-).

При смешивании равных объемов растворов, концентрации ионов уменьшаются в 2 раза, следовательно:

[Ва2+] = с(ВаСl2) = 0,001 моль/л

[SO42-] = c(K2SO4)=0,0005 моль/л

ПКИ = 0,001·0,0005 = 5·10-7, ПКИ>ПР, осадок выпадает.

Пример 3. Рассчитать растворимость фосфата серебра в 0,02 М растворе фосфата натрия. ПР(Ag3PO4) = 1,3·10-20.

Решение: Запишем уравнения равновесий для данной системы:

Ag3PO4 ? 3Ag+ + PO43-

Na3PO4 ? 3Na+ + PO43-

ПР(Ag3PO4) = [Ag+]3[PO43-].

Обозначим растворимость фосфата серебра в насыщенном растворе через s, тогда [Ag+]=3s, в присутствии одноименного иона растворимость фосфата серебра понижается, поэтому равновесная концентрация фосфат-иона будет определяться концентрацией фосфата натрия [PO43-]=c(Na3PO4)=0,02 моль/л. Подставим эти обозначения в выражение ПР:

ПP(Ag3PO4) = s3·c(Na3PO4)

.

Тема V. Равновесия в растворах комплексных соединений. Константы устойчивости и нестойкости. Влияние избытка лиганда, разрушение комплексных соединений.

В водных растворах комплексных соединений устанавливается равновесие, которое характеризуется константой устойчивости (Куст.) или величиной, обратной ей, константой нестойкости (Кн). Пользуясь величиной соответствующей константы, необходимо уметь рассчитывать равновесные концентрации ионов в растворе комплексных соединений в присутствии избытка лиганда и без избытка лиганда. Следует знать способы разрушения комплексов и уметь проводить расчеты, связанные с разрушением комплексов за счет образования малорастворимых соединений.

Пример 1. Рассчитать равновесную концентрацию ионов Zn2+ в 1 М растворе [Zn(NH3)4]Cl2lgКуст. = 8,7.

Решение:

[Zn(HN3)4]Cl2?[Zn(HN3)4]2+ + 2Cl-

[Zn(HN3)4]? Zn2+ + 4NH3

Куст. = 108,7 = 2,0·109.

Обозначим [Zn2+]=x моль/л, тогда [NH3]=4x моль/л. Величина х<<1, ею можно пренебречь, поэтому равновесная концентрация [Zn(NH3)4]2+ = c([Zn(NH3)4]2+) = 1 моль/л. Подставим равновесные концентрации ионов в выражение константы устойчивости:

.

Пример 2. Будет ли выпадать осадок оксалата цинка при добавлении к 0,001 М раствору [Zn(NH3)4]2+ 0,1 моль/л оксалата натрия, если равновесная концентрация аммиака в растворе составляет 0,1 моль/л?

ПР(ZnC2O4) = 2,75·10-8, Куст.([Zn(NH3)4]2+) = 2,0·109

Решение: Осадок будет образовываться, если выполняется условие: ПКИ>ПР

ПКИ = с(Zn2+) с(CO2O42-)

c(CO2O42-) = c(Na2C2O4) = 0,1 моль/л.

Равновесную концентрацию ионов цинка рассчитаем из константы устойчивости аммиакатного комплекса цинка [Zn(NH3)4]2+?Zn2+ + 4NH3

В растворе присутствует избыток аммиака, следовательно, равновесие сдвинуто в сторону образования комплекса, диссоциация комплекса подавлена [NH3] = 0,1 моль/л.

ПКИ = 0,1·5·10-9 = 5·10-10

ПКИ<ПР, осадок в данных условиях не образуется.

Тема VI. Окислительно-восстановительные системы. Стандартный и реальный окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Влияние рН комплексообразования и осаждения на величину окислительно-восстановительного потенциала. Направление, последовательность протекания и константа равновесия окислительно-восстановительных реакций.

Количественной характеристикой окислительно-восстановительной способности редокс-пары являются значения стандартного и реального окислительно-восстановительного потенциала. Реальный окислительно-восстановительный потенциал рассчитывается по уравнению Нернста. При изучении этой темы следует обратить внимание на правильное написание уравнения Нернста для различных случаев окислительно-восстановительных систем: с участием твердых веществ, с участием ионов водорода и гидроксид-ионов и т.д., а также на расчет потенциала с учетом равновесных концентраций. Уравнения окислительно-восстановительных реакций необходимо составлять электронно-ионным методом. Молекулярные уравнения составлять не следует. На основании стандартных окислительно-восстановительных потенциалов уметь определять направление протекания реакций. Обратить особое внимание, как меняется величина потенциала системы при образовании комплексного и малорастворимого соединения.

Пример 1. Составить уравнение реакции между перманганат-ионом и пероксидом водорода в кислой среде электронно-ионным методом и записать уравнения Нернста для окислительно-восстановительных систем.

Решение:

MnO4- + 8H+ + 5e ? Mn2+ + H2O x2

Н2О2 - 2е ? O2 + 2H+ x5

2МnО4- + 5Н2О2 + 6H+ ? 2Mn2+ + 5О2 + 8Н2О

Составляем уравнения Нернста для окислительно-восстановительных систем:

Пример 2. Можно ли в кислой среде действием дихромата калия окислить: a) Fe2+ до Fe3+; б) Мn2+ до МnО4-?

Решение: Для решения вопроса необходимо сравнить стандартные окислительно-восстановительные потенциалы окислительно-восстановительных систем. Более сильным окислителем будет окисленная форма той системы, стандартный окислительно-восстановительный потенциал которой больше.

Потенциал системы Cr2O72-/Cr3+, больше, чем потенциал системы Fe3+/Fe2+ и меньше, чем потенциал системы МnО4-/Мn2+, следовательно, Fe2+ можно окислить до Fe3+ действием дихромата калия, а Мn2+ до МnО4- не окисляется.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по теме «Теоретические основы аналитической химии и качественный анализ» (контрольная работа № 1)

. По каким принципам объединяют вещества в аналитические группы? Групповые реагенты и группы катионов в кислотно-основном методе анализа.

. Составьте схемы дробного и систематического анализа смеси катионов: Pb2+, Al3+, Fe3+, Ni2+. Напишите уравнения реакций обнаружения этих катионов (в молекулярной и ионной формах).

. Можно ли действием дихромата калия в кислой среде окислить Fe2+ до Fe3+, AsО33- до AsО43-, Мn2+ до МnО4-, SО32- до SО42-, SО42- до S2О82-. Написать уравнения протекающих реакций с помощью электронно-ионного метода.

. Составьте схемы дробного и систематического анализа смеси катионов: NH4+, Ca2+, Mn2+. Напишите уравнения реакций обнаружения этих катионов (в молекулярной и ионной формах).

. Составьте схемы дробного и систематического анализа смеси катионов: Ag+, Cu2+, Fe3+. Напишите уравнения реакций обнаружения этих катионов (в молекулярной и ионной формах).

. К раствору, содержащему ионы AsО33- и SО32-, в кислой среде добавили пероксид водорода. Какой из этих анионов будет окисляться в первую очередь? Написать реакции окисления-восстановления и уравнять их электронно-ионным методом.

. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций электронно-ионным методом, если на раствор, содержащий ион марганца (II), подействовали: а) висмутатом натрия в присутствии азотной кислоты, б) пероксидисульфатом аммония, в) оксидом свинца (IV).

. Смесь сухих солей: нитрат ртути (I), хлорид хрома (III), нитрат цинка растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему анализа, уравнения реакций в ионном виде для разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в растворе катионов.

. Составьте уравнения реакций в ионном виде, происходящие при действии иодида калия на раствор, содержащий: a) Bi(NO3)3, б) CuCl2, в) Na2HAsO4.

. Смесь сухих солей: нитрат серебра, нитрат ртути (П), хлорид хрома (III), нитрат марганца (II), нитрат свинца растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему хода анализа, уравнения реакций в ионном виде для разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в смеси катионов.

. Смесь сухих солей: нитрат серебра, хлорид бария, нитрат хрома (III), хлорид сурьмы (III) растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему анализа, уравнения реакций в ионном виде для разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в смеси катионов.

. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций электронно-ионным методом, если на раствор, содержащий а) ионы Cr3+, подействовать пероксидом водорода в щелочной среде, б) ионы Cr2O72-, подействовать пероксидом водорода в кислой среде.

. Смесь сухих солей: сульфат калия (недостаток), хлорид аммония, нитрат стронция, хлорид кальция, хлорид бария растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему хода анализа, уравнения реакций в ионном виде разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в смеси катионов.

. Смесь сухих солей: сульфат калия, хлорид аммония, нитрат стронция, хлорид кальция, хлорид бария растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему хода анализа, уравнения реакций в ионном виде разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в смеси катионов.

. Составьте уравнения реакций в ионном виде, если на раствор, содержащий ионы Pb2+, Sn2+, Al3+, Zn2+, Cd2+, подействовали: а) избытком гидроксида натрия, б) избытком раствора аммиака.

. Смесь сухих солей: карбонат калия, хлорид хрома (III), хлорид железа (III), нитрат меди (II) растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему анализа, уравнения реакций в ионном виде разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в смеси катионов и анионов.

. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций электронно-ионным методом, если на раствор, содержащий ионы хрома (III), подействовали: а) раствором перманганата калия в кислой среде, б) бромом в щелочной среде.

. Смесь сухих солей: хлорид сурьмы (III), нитрат висмута, нитрат свинца (II), хлорид марганца (II), хлорид меди (II) растворили в воде. Какие соединения будут в осадке, какие ионы будут в растворе? Составьте схему хода анализа и уравнения реакций в ионном виде разделения, растворения образующихся осадков и обнаружения присутствующих в смеси катионов.

. Рассчитать константу гидролиза, степень гидролиза и рН в 0,09 M растворе бромида аммония. Выведите формулы для расчета.

. Рассчитайте равновесные концентрации ионов железа (III) и фторид-ионов в водном растворе, содержащем комплекс К3[FeF6] с концентрацией 0,1 моль/л. Полная константа нестойкости комплексного аниона [FeF6]3- равна 10-16,1.

Ответ: [Fe3+]=7,76·10-4 моль/л; [Fe-]=4,66·10-3 моль/л.

. Рассчитайте концентрационные константы устойчивости b и нестойкости КН комплексного аниона [PbJ4]2-, если в водном 1,0 моль/л растворе комплекса К2[PbJ4] равновесные концентрации ионов свинца (II) и иодид ионов равны: [Pb2+] = 0,054 моль/л, [J-] = 0,216 моль/л.

Ответ: b=8,51·103, КН=1,18·10-4.

. В 12 л воды растворили 0,01 г бромида калия и прибавили 1 мл 0,1 М раствора нитрата серебра. Будет ли образовываться осадок бромида серебра?

. Рассчитать молярную растворимость (моль/л) и массовую растворимость (г/л) фосфата бария в 0,025 М растворе фосфата натрия.

. Образуется ли осадок сульфата свинца, если к насыщенному раствору хлорида свинца прибавить равный объем 0,2 М раствора серной кислоты.

. Выпадет ли осадок сульфата бария, если смешать 0,15 мл 0,1 М раствора сульфата натрия и 2 мл 0,001 М раствора хлорида бария?

. Рассчитать сколько молей серебра находится в 500 мл насыщенного раствора хромата серебра.

. Рассчитать молярную (моль/л) и массовую (г/л) растворимость сульфата кальция.

. Рассчитать растворимость фосфата серебра в 0,05 М растворе нитрата калия.

. Рассчитайте рН водного раствора, содержащего в 1 л 3,0 г ортоборной кислоты H3BO3. Константа диссоциации этой кислоты по первой ступени KI = 7,1·10-10; pKI = 9,15.

Ответ: рН = 5,23.

. Рассчитайте ионную силу растворов, содержащих в 1 л: а) 0,01 моль калия хлорида КСl; б) 0,01 моль железа (III) FeCl3; в) 0,01 моль алюминия сульфата Al2(SO4)3.

Ответ: 0,01; 0,06; 0,15.

. Рассчитайте ионную cилу водного раствора, содержащего в 1 л по 0,05 моль стронция нитрата Sr(NO3)2, калия хлорида KCl и уксусной кислоты CH3COOH.

Ответ: 0,2.

. Сколько граммов хлорида аммония нужно прибавить к 500 мл 0,137 М раствора гидроксида натрия, чтобы получить раствор с рН 10,3?

. Чему равна концентрация ионов водорода в 0,05 М растворе бензойной кислоты? Во сколько раз присутствие 0,1 М бензоата натрия понижает эту концентрацию?

. При какой концентрации сульфид-иона начнется выпадение осадка сульфида кадмия из раствора, содержащего 0,05 моль/л [Cd(CN)4]2- и 0,1 моль/л цианида калия.

. Рассчитать концентрацию бромид-ионов в 0,002 М растворе аммиачного комплекса серебра [Ag(NH3)2]+, содержащем 0,005 моль/л аммиака, которую надо создать, чтобы образовался осадок бромида серебра.

. Буферный раствор содержит 0,5 моль/л гидроксида аммония и 0,25 моль/л нитрата аммония. Рассчитать рН раствора. Как изменится рН этого раствора при добавлении к 1 л а) 0,2 моль хлороводородной кислоты, б) 0,25 моль гидроксида натрия?

. Вычислите константы устойчивости b и нестойкости КН комплексного катиона [Co(NH3)6]3+ в водном растворе, если равновесные концентрации реагентов в этом растворе равны: [Co(NH3)6]3+=0,10, [Co3+]=1,5·10-6, [NH3]=9,0·10-6 моль/л. Ответ: b=1,3·1035, КН=7,7·10-36.

. Образуется ли осадок сульфата стронция, если к 02 М раствору хлорида стронция прибавить равный объем сульфата кальция?

. Определите объем 25, 10,%-го водного раствора гидроксида натрия, необходимого для растворения 9,94 г гидроксида цинка Zn(OH)2. Плотность указанного раствора гидроксида натрия равна 1,275 г/мл при температуре 200 С. Ответ: 25 мл.

. Выясните, образуется ли осадок иодида серебра AgJ, если к водному раствору комплекса [Ag(NH3)2]NO3 с концентрацией 0,2 моль/л прибавить равный объем 0,2 моль/л водного раствора иодида натрия NaJ. Полная константа нестойкости комплексного катиона [Ag(NH3)2]+=10-7,23. Произведение растворимости иодида серебра = 8,3·10-17.

Ответ: образуется.

. Определите, как изменится равновесная концентрация ионов цинка в 1,0 моль/л водном растворе комплекса Na2[Zn(OH)4], если рН раствора увеличить от 11 до 12. Полная константа нестойкости комплексного аниона равна 10-14.

Ответ: уменьшится в 104 раз.

. Рассчитайте равновесную концентрацию ионов алюминия в 1,0 моль/л водном растворе комплекса Na[Al(OH)4] при рН=11. Полная константа нестойкости комплексного аниона равна 10-33.

Ответ: 10-21 моль/л.

. Рассчитайте равновесную концентрацию ионов кадмия [Cd2+] в 0,1 моль/л водном растворе комплекса К2[Cd(CN)4], содержащем цианид калия КCN при концентрации c(KCN)=1,0 моль/л. Полная константа нестойкости комплексного аниона [Cd(CN)4]2- равна 10-17,11, pK=17,11.

Ответ: 7,8?10-19 моль/л.

. Рассчитайте равновесные концентрации ионов меди (II) [Cu2+] и аммиака [NH3] в водном растворе комплекса [Cu(NH3)4]2+ с его исходной концентрацией 0,1 моль/л. Полная концентрационная константа нестойкости комплексного катиона [Cu(NH3)4]2+ равна 10-12,03, рК=12,03.

Ответ: [Cu2+]=8?10-4 моль/л, [NH3]=3,2?10-3 моль/л.

. В водном растворе присутствуют сульфат-ион SO42- и оксалат-ион C2O42- в одинаковых концентрациях. К этому раствору медленно прибавляют водный раствор хлорида кальция CaCl2. В какой последовательности будут осаждаться из раствора сульфат-ион и оксалат-ион?

. Как изменится растворимость оксалата кальция при прибавлении в его насыщенный водный раствор хлорида калия KCl до концентрации с(KCl)=0,1 моль/л? Произведение растворимости оксалата кальция равно 2,3?10-9.

Ответ: увеличится в 2,3 раза.

. Рассчитайте произведение растворимости свежеосажденного гидроксида магния Mg(OH)2, если в 500 мл его насыщенного раствора содержится 1,55?10-2 г этого соединения.

Ответ: 6,01?10-10.

. Рассчитайте концентрацию формиат-ионов HCOO- в водном растворе муравьиной кислоты НСООН с концентрацией кислоты, равной 0,05 моль/л. Константа диссоциации муравьиной кислоты равна 1,8?10-4.

Ответ: 3?10-3 моль/л.

. Какая масса свинца (в г) содержится в 1 л насыщенного водного раствора сульфата свинца PbSO4, если его произведение растворимости равно 1,6?10-8.

Ответ: 2,61?10-2 г.

. Рассчитайте константу гидролиза, степень гидролиза и рН водного раствора ацетата натрия CH3COONa с концентрацией c(CH3COONa)=0,1 моль/л. Константа диссоциации уксусной кислоты равна Кa=1,74?10-5; рКa=4,76.

Ответ: 5,7?10-10.

. Рассчитайте рН буферного раствора, один литр которого содержит 0,1 моль уксусной кислоты и 0,01 моль ацетата натрия. Константа диссоциации уксусной кислоты Ка=1,74?10-5; рКа=4,76.

Ответ: рН=3,76.

. Рассчитайте значение рН водного раствора ацетата аммония CH3COONH4 при концентрации последнего, равной 0,01 моль/л. Для уксусной кислоты Ка=1,74?10-5; рКа=4,76; для аммиака Кв=1,76?10-5 и рКв=4,76.

Ответ: pH=7.

. Рассчитайте отношение молярных концентраций муравьиной кислоты HCOOH и ее натриевой соли HCOONa в формиатном буферном растворе, имеющем pН=3,15. Константа ионизации муравьиной кислоты равна Ка = 1,8?10-4; рКа=3,75.

Ответ: Са/Св=4.

. Определите, как изменится рН водного раствора формиата натрия HCOONa с концентрацией с(HCOONa)=0,10 моль/л, если раствор разбавить водой в 10 раз. Константа кислотности муравьиной кислоты Ка=1,8?10-4, рКа=3,75.

Ответ: уменьшится на 0,5 единиц.

. Рассчитайте значение рН водного раствора цианида аммония NH4CN, гидролизующегося по катиону и аниону. Концентрация раствора равна 0,1 моль/л. Для синильной кислоты HCN и аммиака, образующихся при гидролизе, pКа=9,3 и рКв=4,76 соответственно.

Ответ: 9,27.

. Рассчитайте рН аммиачного буфера, в 1 л которого содержатся 0,1 моль аммиака и 0,2 моль нитрата аммония NH4NO3. Константа основности аммиака Кв=1,76?10-5; рКв=4,76.

Ответ: 8,93.

. Рассчитайте произведение растворимости магнийаммонийфосфата NH4MgPO4, если в 1 л его насыщенного раствора содержится 8,6?10-3 г NH4MgPO4.

Ответ: 2,5?10-13.

. Рассчитайте молярную концентрацию катионов свинца [Pb2+] и иодид-ионов [J-] в насыщенном растворе иодида свинца PbJ2, если его произведение растворимости равно 1,1?10-9.

Ответ: [Pb2+]=6,5?10-4, [J-]=1,3?10-3.

. Образуется ли осадок сульфата стронция SrSO4 при смешивании равных объемов водных растворов хлорида стронция SrCl2 и сульфата калия K2SO4, если их исходные молярные концентрации составляют 5?10-4 моль/л? Произведение растворимости сульфата стронция равно 3,2?10-7.

Ответ: не образуется.

. Как изменится молярная растворимость иодида серебра, если к его насыщенному раствору прибавить иодид калия до концентрации c(KJ)=1,0?10-4 моль/л? ПРAgJ=8,3?10-17.

Ответ: уменьшится в 1,1?10-4 раза.

. Рассчитайте буферную емкость b аммиачного буфера, если при прибавлении 0,001 моль хлороводородной кислоты к 100 мл этого раствора его значение рН уменьшилось на DрН=0,09.

Ответ: 0,11.

. Рассчитайте значение рН 3%-го водного раствора пероксида водорода Н2О2. Плотность раствора принять равной 1 г/см3. Константа кислотной диссоциации пероксида водорода Ка=2,0?10-12, рКа=1,70.

Ответ: 5,88.

. Рассчитайте значение рН буферной смеси, содержащей в 1 л раствора 0,10 моль гидрофосфата натрия Na2HPO4 и 0,30 моль дигидрофосфата натрия NaH2PO4. Константа диссоциации ортофосфорной кислоты по второй ступени равна Ка=6,2?10-8, рКа=7,21.

Ответ: 6,73.

. Рассчитайте рН водного раствора метиламина CH3NH2 с концентрацией, равной 0,12 моль/л. Константа основности метиламина Кв=4,6?10-3, рКв=3,34.

Ответ: 11,87.

. Рассчитайте степень гидролиза h и значение рН водного раствора нитрата аммония NH4NO3, содержащего 8,0?10-3 г/мл этой соли. Константа основности аммиака Кв=1,76?10-5, рКв=4,76.

Ответ: 7,6?10-5; 5,14.

. Сколько граммов фосфата бария растворится в 100 мл 0,2 М раствора фосфата натрия?

. Будет ли образовывать осадок сульфата кальция, если к 0,1 М раствору хлорида кальция добавить равный объем 0,1 М раствора серной кислоты?

. Образуется ли осадок гидроксида железа (II), если к 20 мл 0,005 М раствора сульфата железа (II) прибавить 10 мл 0,5 М раствора аммиака?

. Рассчитать концентрацию ионов магния в растворе, если к 100 мл насыщенного раствора гидоксида магния добавлено 10 мл 0,5 М раствора гидроксида натрия.

. Рассчитать константу, степень гидролиза и рН 0,06 М раствора карбоната натрия. Что надо сделать, чтобы усилить гидролиз?

. При какой концентрации хромат-ионов начнется образование осадка хромата свинца из 0,08 М раствора нитрата свинца.

. К 25 мл 0,02 М раствора хлорида ртути (II) добавили 0,73 г хлорида натрия. Рассчитать равновесную концентрацию ионов ртути в растворе.

. При каком значении рН начнет выпадать осадок гидоксида магния из 0,02 М раствора хлорида магния?

. Рассчитать растворимость роданида серебра в 0,02 М растворе роданида аммония и сравнить с растворимостью этой соли в воде.

. Рассчитать молярную (моль/л) и массовую (г/л) растворимость хлорида серебра в 0,15 М растворе хлорида калия.

. В насыщенном растворе иодида свинца концентрацию иодид-ионов увеличили в 10 раз. Рассчитать концентрацию ионов свинца в полученном растворе.

. Образуется ли осадок гидроксида кадмия в растворе, содержащем 0,0015 моль/л хлорида кадмия и 5?10-5 моль/л гидроксида натрия.

. В 1 л воды растворяется 0,04892 г иодата серебра. Рассчитать ПР иодата серебра.

. Рассчитать константу гидролиза, степень гидролиза, рН в 0,3 М растворе сульфита натрия. Выведите расчетные формулы.

. Рассчитать константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,2 М раствора формиата натрия. Выведите формулы для расчета.

. Рассчитать для 0,1 М раствора бензоата натрия константу гидролиза, рН и степень гидролиза.

. Раствор содержит 0,056 моль/л гидроксида аммония и 0,1 моль/л хлорида аммония. Рассчитать рН раствора. Как изменится рН, если 1 л этого раствора прибавить 0,001 моль гидроксида натрия.

. Сколько граммов бромида калия необходимо добавить к 100 мл 0,002 М раствора [Ag(NH3)2]+, в котором равновесная концентрация аммиака равна 0,5 моль/л, чтобы образовался осадок бромида серебра.

. Рассчитать равновесную концентрацию ионов меди в 0,01 М растворе [Cu(CNS)4]2-, содержащего избыток роданид-ионов 1 моль/л.

. Рассчитать равновесную концентрацию ионов серебра в растворе, содержащем 0,001 моль/л нитрата серебра и 0,102 моль/л цианида калия.

. При какой концентрации гидроксид-ионов будет образовываться осадок гидроксида меди (II) из 0,001 М раствора [Cu(NH3)4]2+?

. Написать уравнения диссоциации комплексных ионов и рассчитать равновесную концентрацию ионов цинка в 0,01 М растворе [Zn(NH3)4]2+ и в 0,1 М растворе [Zn(CN)4]2+. В каком растворе концентрация ионов цинка больше?

. Рассчитать константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,075 М раствора цианида калия.

. Рассчитать константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,05 М раствора ацетата натрия. Вывести формулы для расчета.

. Рассчитать константу гидролиза, степень гидролиза и рН 0,15 М раствора ацетата аммония. Выведите формулы для расчета.

. К 20 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты добавили 40 мл 0,05 М раствора гидроксида аммония. Рассчитать рН полученного раствора.

. Рассчитать равновесную концентрацию ионов висмута в растворе комплекса [BiJ6]3- с концентрацией 0,1 моль/л, содержащем иодид калия с концентрацией 0,1 моль/л.

. При какой концентрации гидроксид-ионов будет образовываться осадок гидоксида кадмия в 0,005 М растворе [Cd(NH3)4]2+, если равновесная концентрация аммиака равна 0,1 моль/л.

. Смешаны равные объемы 0,02 М раствора нитрата серебра и 0,04 М растворе аммиака. Рассчитать равновесную концентрацию ионов серебра в полученном растворе.

. Будет ли образовываться осадок иодида серебра при добавлении твердого иодида калия до концентрации 0,25 моль/л к 0,002 М раствору цианидного комплекса серебра [Ag(CN)2]-, если равновесная концентрация цианид-иона 0,01 моль/л.

. Рассчитать равновесную концентрацию ионов никеля, если к 0,02 М раствору сульфата никеля добавить равный объем 3 М раствора аммиака. Считать, что в растворе образуются ионы [Ni(NH3)6]2+.

. Будет ли выпадать осадок сульфида ртути (II), если к 0,01 М раствору [HgJ4]2-, в котором равновесная концентрация иодид-ионов равна 1 моль/л, добавить 0,1 моль/л сульфида натрия.

. Рассчитать рН раствора, содержащего 0,015 моль/л гидроксида натрия и 0,01 моль/л хлорида аммония. Как изменится рН этого раствора, если к 1 л его прибавить 0,001 моль гидроксида натрия.

. Рассчитать рН раствора, полученного при добавлении к 500 мл 0,1 М раствора хлороводородной кислоты 8,2 г кристаллического ацетата натрия.

. К 0,5 М раствору уксусной кислоты добавлена хлороводородная до рН=0,5. Рассчитать степень диссоциации уксусной кислоты и концентрацию ацетат-ионов в полученном растворе.

. Какова должна быть концентрация ацетата натрия в растворе, содержащем 2 моль/л уксусной кислоты, чтобы рН этого раствора был равен 4.

. Как изменится рН при добавлении к 1 л буферной смеси, состоящей из 0,2 М раствора ацетата натрия и 0,2 М раствора уксусной кислоты, а) 0,02 моль хлороводородной кислоты, б) 0,02 моль гидроксида натрия, в) при разбавлении водой в 100 раз.

. Рассчитать концентрацию ионов водорода, рН, степень диссоциации в растворе: а) 0,2 М уксусной кислоты, б) 0,2 М уксусной кислоты в присутствии 1 M ацетата натрия.

. Смешаны равные объемы 0,4 М раствора гидроксида аммония и 0,4 М раствора нитрата аммония. Рассчитать рН этого раствора. Как изменится рН раствора после добавления к нему 0,05 моль/л хлороводородной кислоты.

. К 50 мл 0,4 М раствора гидроксида аммония добавили 50 мл 0,6 М растворе нитрата аммония. Рассчитать рН раствора и степень диссоциации гидроксида аммония.

. Сколько грамм формиата калия нужно прибавить к 1 литру 2 М раствора муравьиной кислоты, чтобы получилась буферная смесь с рН равным 2.

. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов серебра в 0,1 М растворе комплекса [Ag(CN)2]-, если к этому раствору добавить цианид калия до концентрации 0,1 моль/л.

. Раствор 0,05 н. муравьиной кислоты нейтрализован 0,05 н. раствором гидроксида калия на 90%. Рассчитать pH полученного раствора.

. Рассчитать рН буферного раствора, полученного при сливании 1 л 0,5 М раствора гидроксида аммония и 1 л 0,5 М раствора хлорида аммония. Как изменится рН раствора при добавлении 5 мл 0,5 М хлороводородной кислоты к 50 мл буферной смеси?

. Буферный раствор содержит 0,5 моль/л уксусной кислоты и 0,25 моль/л ацетата натрия. Рассчитать рН раствора. Как изменится рН при добавлении к 1 литру этого раствора 0,25 моль хлороводородной кислоты?

. Рассчитать рН в растворе, полученном при сливании 40 мл 0,05 М раствора уксусной кислоты и 20 мл 0,1 М раствора гидроксида калия. Какова степень гидролиза полученного раствора соли? Чему равен pH раствора?

. Образуется ли осадок сульфата свинца, если к 0,002 М раствору нитрата свинца, содержащему 1 моль/л ацетата натрия, добавить 0,1 моль/л сульфата натрия? В указанных условиях существует комплекс состава [Pb(CH3COO)4]2-.

. Рассчитать значение рН раствора, полученного при сливании 40 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты и 20 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия.

. Как изменится рН 0,1 М формиатной буферной смеси при добавлении к 1 л этого раствора: а) 0,05 моль HCl, б) 0,05 моль КОН?

. Какова должна быть концентрация хлорида аммония в растворе, содержащем 0,5 моль/л аммиака, чтобы концентрация гидроксид-ионов стала 0,0005 моль/л? Концентрацию хлорида аммония выразите в моль/л и г/л.

. Чему равна степень ионизации муравьиной кислоты в 0,05 н. растворе, если известно, что концентрация Н+ в нем равняется 0,01 моль/л?

Ответ: a=0,02 (2%).

. Подсчитать, во сколько раз меньше растворимость AgCl (ПРa=1,78?10-10) в 0,01 н. растворе NaCl по сравнению с его растворимостью в чистой воде.

Ответ: ? в 730 раз.

. При каком рН начинается осаждение гидроксида алюминия из 0,1 М раствора его соли? Ответ: при рН=3,7.

. Чему равны активности Са2+ и Cl- -ионов в 0,02 н. растворе CaCl2?

Ответ: aСа2+ = 0,0054; aCl- = 0,0172.

. Найти концентрацию H+ и HS- -ионов в 0,1 М растворе H2S.

Ответ: [H+]=[HS-]=9,4?10-5 моль/л.

. Растворимость Fe(OH)3 равна 2?10-8 г/л. Определите ПРFe(OH)з.

Ответ: ПРFe(OH)з=3,2?10-38.

. Рассчитайте ионную силу раствора, образовавшегося через некоторое время после смешивания 0,5 л раствора натрия сульфата Na2SO4 с концентрацией с(Na2SO4)=0,02 моль/л и 0,5 л раствора бария хлорида BaCl2 с концентрацией c(BaCl2)=0,02 моль/л.

Ответ: 0,02.

. Рассчитайте концентрацию ионов гидроксония Н3О+ для водного раствора при рН=4,32. Ответ:4,79?10-5 моль/л.

. Рассчитайте рН водного 0,36%-го раствора хлороводородной кислоты HCl. Плотность раствора принять равной единице.

Ответ: 1,09.

. Как изменится значение рН 1 л исходного водного раствора хлороводородной кислоты при прибавлении к нему 0,1 моль гидроксида натрия. Концентрация исходного раствора с(HCl)=0,01 моль/л. Изменением объема раствора пренебречь.

Ответ: значение рН раствора увеличится от 2,04 до 12,84.

. Рассчитайте буферную емкость b ацетатного буфера, если известно, что при прибавлении 1?10-3 моль хлороводородной кислоты к 1 л этого буферного раствора его значение рН понизилось на 0,087.

Ответ: 1,15?10-2 моль кислоты.

. Определите, какой объем водного 0,30 моль/л раствора аммиака потребуется для растворения 66,4 мг хромата серебра (I) Ag2CrO4 по реакции: Ag2CrO4+4NH3?[Ag(NH3)2]2CrO4.

Ответ: 2,67 мл.

. Рассчитайте рН водного 0,33-%го раствора азотной кислоты HNO3. Плотность раствора принять равной единице.

Ответ: 1,35.

. Покажите, во сколько раз уменьшится равновесная концентрация ионов серебра (I) в 0,10 моль/л растворе комплекса K[Ag(CN)2], если к этому раствору прибавить цианид калия KCN до концентрации с(KCN)=0,1 моль/л. Полная константа нестойкости комплексного аниона [Ag(CN)2]- = 10-20,55.

Ответ: уменьшится в 1,5?1013 раз.

. Рассчитайте равновесную концентрацию ионов висмута (III) в растворе комплекса K3[BiJ6] с концентрацией 0,1 моль/л, содержащем иодид калия KJ с концентрацией 0,1 моль/л. Полная константа нестойкости комплексного аниона равна 10-19,1.

Ответ: [Bi3+]=7,9?10-15 моль/л.

6. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Тема I. Классификация методов анализа. Метрологические характеристики методов анализа. Погрешности: абсолютная и относительная, их классификация. Правильность, сходимость, воспроизводимость и точность результатов анализа.

При аналитических определениях исследователь всегда допускает определенные погрешности. Случайные и систематические погрешности можно объяснить следующими причинами:

. Исследуемые вещества неоднородны. Отдельные небольшие части пробы могут иметь неодинаковый состав. Следует уметь правильно взять среднюю пробу.

. Все необходимые для анализа величины, например, массу осадка, объем титранта, оптическую плотность и т.д. можно измерить только с ограниченной точностью.

. В процессе анализа исследуемые пробы подвергаются химической обработке. Как правило, все химические реакции считаются равновесными и, несмотря на то, что исследователи стараются выбрать реакции, практически смещенные в сторону продуктов, все же всегда имеют место явления, создающие случайные и систематические погрешности. Например, это могут быть различные солевые эффекты, явления соосаждения и другие, препятствующие полноте протекания реакций.

Существует два фактора, по которым аналитик судит о своих результатах:

) воспроизводимость полученных результатов;

) соответствие их содержанию в пробе (правильность результатов).

Воспроизводимость зависит от случайной погрешности, правильность - от систематической погрешности.

Погрешность титриметрического метода анализа определяется в основном погрешностью измерения объема и непосредственно зависит от величины капли, объем которой составляет в среднем 0,04 мл. При тщательном титровании можно снимать доли капли, например, половину, тогда абсолютная погрешность измерения объема составит ± 0,02 мл, а относительная (при объеме, пошедшем на титрование, 20 мл):

Поэтому, чтобы не снижать точность результатов, расчеты следует производить с ошибкой, не превышающей 0,1%. Для этого все численные величины при расчетах (объемы раствора, молекулярные массы, эквиваленты, навески и т.д.) должны быть выражены четырьмя значащими цифрами.

Например:

) V = 19,53, а не 19,5 мл.

) С(H2SO4) = 0,1010, а не 0,101 моль/л.

) Т(H2SO4) = 0,004900, а не 0,0049 г/мл.

) 1/2М(H2SO4) = 49,04, а не 49 г/моль.

Цель всех аналитических исследований - нахождение результата, наиболее близкого к истинному содержанию в пробе.

Общую погрешность метода можно оценить только с привлечением методов математической статистики. Эти методы исходят из идеализированного представления о бесконечно большом числе измерений. Исследователь же имеет дело с небольшим числом измерений, они называются выборкой. При оценке результатов анализа часто пользуются средним арифметическим значением. Прежде чем рассчитать среднее арифметическое значение результатов, они должны быть оценены на предмет выявления промахов, т.е. грубых отклонений. Нельзя без предварительной оценки отбросить кажущиеся неподходящими значения. Промахи или грубые отклонения устанавливаются по «размаху варьирования».

Размах варьирования - это разница между двумя крайними значениями: максимальным и минимальным. Далее вычисляют Q критерий, который определяется отношением:

где Х1 - подозрительно выделяющееся значение,

Х2 - значение, ближайшее по величине к подозрительному.

Вычисленную величину Q сопоставляют с табличным значением (таблицы обычно приведены в учебниках). Наличие грубого промаха доказано, если Q>Qтабл., при данном числе определений n и выбранной доверительной вероятности P.

Доверительная вероятность (Р) - это соответствие экспериментального результата истинной величине и обычно принимается равной 95%.

Для систематической обработки определяют ряд метрологических характеристик:

. Среднее арифметическое - .

Эта величина при большом числе определений наиболее соответствует истинному значению.

. Доверительный интервал.

Для ограниченного числа измерений истинное значение определяемой величины находится в пределах определенного интервала от среднего арифметического DX, т.е. в пределах ±DX. Этот интервал называют доверительным и рассчитывают по методу, известному как метод Стьюдента.

Им предложено простое уравнение, связывающее доверительную вероятность (Р) и число определений (n) с доверительным интервалом.

DX=t?S(),

где: t - коэффициент Стьюдента для заданных n и Р. Эта величина берется из справочных таблиц.

S() - функция от среднего арифметического значения, среднее квадратичное отклонение среднего арифметического.

. Среднее квадратичное отклонение среднего арифметического.

Эта метрологическая характеристика, используемая для расчета доверительного интервала, связана со средним квадратичным отклонением отдельного результата и числом определений n соотношением:

где: S(X) - среднее квадратичное отклонение отдельного результата,- число определений.

. Среднее квадратичное отклонение отдельного результата рассчитывают по формуле:

где: Хi - отдельный результат,

- среднее арифметическое значение n определений,- число определений.

Пример расчета.

Данные определения действующей субстанции в пробе лекарственного препарата представлены в таблице.

№X(%)Xi-(X-)2196,6+0,60,36295,4-0,60,36395,5-0,50,25496,5+0,50,25596,1+0,10,01695,9-0,10,01794,1

Проверим на промах величину, наиболее отличающуюся от результатов всей серии - 94,1%.

Табличные значения Q для n=7 и Р=95% - 0,480, следовательно, это значение является промахом и не включается в расчет среднего арифметического значения.

Тема II. Титриметрический анализ. Классификация методов. Способы выражения концентрации растворов и их взаимосвязь. Приемы и способы титрования: прямое, по остатку, обратное. Закон эквивалентов. Расчеты в титриметрическом методе анализа.

При изучении данной темы основное внимание следует обратить на классификацию методов объемного анализа по типу химической реакции, лежащей в основе титрования, не путать реакцию, определяющую титрование и лежащую в основе пробоподготовки. Так как в титриметрии используют стандартные растворы титрантов с известной концентрацией, важно твердо знать способы выражения концентраций и уметь делать пересчеты концентраций и расчеты, связанные с приготовлением стандартных растворов и их разбавлением. В аналитической химии используют следующие способы выражения концентраций: молярная, молярная концентрация эквивалента, титр и титр по определяемому веществу. В таблице 2 приведены основные способы выражения концентраций, их обозначения и пересчеты одной концентрации в другую.

Таблица 2 - Способы выражения концентрации растворов в аналитической химии и их взаимосвязь (объем раствора V в мл; масса вещества m в г)

Наименование концентрацииОбозначениеЕдиница измеренияФормула для расчета концентрацииРасчет количества вещества эквивалента, мольМассовая доля?(A)%МолярнаяC(A)моль/л (ммоль/мл)

Молярная концентрация эквивалентаC(1/zA)моль/л

ТитрT(A)г/млТитр по определяемому веществуT(A/B)г/мл

В основе всех количественных расчетов результатов анализа лежит закон эквивалентов. Число молей эквивалентов определяемого вещества равно числу молей эквивалентов титранта. Важно правильно определять фактор эквивалентности веществ, реагирующих в процессе титрования, так как условия титрования могут быть различными. Например, в кислотно-основном методе фактор эквивалентности может определяться используемым индикатором. Следует различать, какой метод: прямого титрования или титрования по избытку - используется в данном определении. В прямом титровании всегда используют один стандартный раствор - титрант, в методе обратного титрования - два титранта. Определив способ титрования, соответствующим образом составляется выражение закона эквивалентов. Число молей эквивалентов титранта целесообразно определять, используя заданную концентрацию титранта, титр или титр по определяемому веществу, не проводя лишних пересчетов от одной концентрации к другой. Все расчеты в объемном анализе проводят с точностью в четыре значащие цифры.

Пример 1. Из 2,500 г Na2CO3 приготовили 500,0 мл раствора. Рассчитать для этого раствора: а) молярную концентрацию, б) молярную концентрацию эквивалента, в) титр, г) титр по HCl.

Решение:

а) Молярная концентрация - это количество молей вещества, содержащееся в 1 литре раствора. n (Na2CO3) в 500 мл. Тогда в 1 литре или в 1000 мл содержится:

Таким образом, С(Na2CO3)=0,04717 моль/л.

б) Если не оговорено особо, то в основе титрования предполагается реакция:2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2CO3

и фактор эквивалентности равен 1/2.

Молярная масса эквивалента, следовательно, равна 1/2М(Na2CO3).

или

.

в) По определению титр - это масса вещества в граммах, содержащаяся в 1 мл раствора. Тогда

г) Титр по определяемому веществу - это количество граммов определяемого вещества, которое эквивалентно 1 мл раствора соды.

Титр раствора Na2CO3 по HCl можно рассчитать, например, исходя из молярной концентрации эквивалента раствора Na2CO3.(1/2Na2CO3) - число молей эквивалентов Na2CO3 в 1 литре или 1000 мл раствора,(1/2Na2CO3)/1000 - число молей эквивалентов Na2CO3 в 1 мл раствора.

По закону эквивалентов столько же эквивалентов HCl соответствует 1 мл раствора соды.

[C(1/2Na2CO3)/1000]?M(HCl) - масса HCl в граммах, соответствующая 1 мл раствора Na2CO3, т.е.

г/мл.

Пример 2. Определить массу Na2CO3 в 250,0 мл раствора, если на титрование 25,00 мл этого раствора с индикатором метиловым оранжевым израсходовано 20,20 мл раствора HCl с концентрацией 0,1010 моль/л.

Решение.

Прямое титрование. Навеска определяемого вещества или аликвотная часть анализируемого раствора титруется непосредственно титрантом. Определяем молярную массу эквивалента Na2CO3. C данным индикатором титрование идет по реакции:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2 (г).

Фактор эквивалентности Na2CO3 равен 1/2.

Закон эквивалентов в этом случае имеет вид:

n(1/2Na2CO3) = n(HCl) и M(1/2Na2CO3) = 53,00 г/моль(Na2CO3) = n(1/2Na2CO3)?1/2M(Na2CO3).

Количество вещества эквивалентов HCl равно:

n(HCl) = C(HCl)?V(HCl).

Объем титранта переводится в литры и, учитывая, что на титрование взята аликвотная часть исследуемого раствора, равная отношению Vколбы/Vпипетки = 250/25, получаем:

г.

Пример 3.

Титрование по остатку (обратное).

Образец аммония хлорида массой 0,1500 г растворили в воде, добавили 30,00 мл 0,1150 моль/л раствора KOH и полученный раствор прокипятили до полного удаления аммиака. На титрование остатка избытка щелочи израсходовано 6,30 мл раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1050 моль/л. Определить массовую долю аммиака в образце.

Решение.

В данном способе титрования к определяемому раствору добавляется известный избыток титранта (I). Затем избыток непрореагировавшего титранта (I) оттитровывают титрантом (II). Закон эквивалентов для обратного титрования имеет вид:

Фактор эквивалентности аммиака в реакциях кислотно-основного взаимодействия равен единице.

М(NH3) = 17,03 г/моль.

Записываем закон эквивалентов:

n(KOH) = n(NH3) + n(1/2H2SO4)(NH3) = C(KOH)?V(KOH)?10-3 - C(1/2H2SO4)?V(H2SO4)?10-3

10-3 - пересчет объемов титрантов в литры.(NH3) = (0,1150 моль/л ? 30,00?10-3 л - 0,1050 моль/л ? 6,30?10-3)?17,03 г/моль = 0,04748 г

Тема III. Кислотно-основное титрование. Определение точки эквивалентности. Расчет кривых титрования сильных и слабых кислот и оснований. Титрование солей. Индикаторы, применяемые в методе кислотно-основного титрования, их выбор. Количественные расчеты.

В основе кислотно-основного титрования лежит реакция нейтрализации, и в процессе титрования изменяется рН раствора. Поэтому при изучении данной темы необходимо уметь правильно определять состав раствора и рассчитывать рН в ходе титрования. Для правильного выбора индикатора важно знать, что такое точка эквивалентности, скачок рН, точка начала скачка и конца, чем определяется величина скачка рН, что такое интервал перехода окраски индикатора и его показатель титрования - рТ.

Пример 1. Рассчитать скачок титрования 10,00 мл 0,2 М раствора NaOH 0,1 М раствором HCl. Скачок титрования определяется в пределах 0,1% между недостатком и избытком титранта от эквивалентного количества.

В точке начала скачка раствор NaOH недотитрован на 0,1%, т.е. нейтрализация проведена на 99,9%. Рассчитаем добавленный объем HCl в точке начала скачка. Эквивалентный объем HCl равен:

мл

мл - 100%

V(HCl) - 99,9%

мл.

Концентрация неоттитрованного количества NaOH:

рОН = -lg[OH-] = 4,17= 14 - 4,17 = 9,83.

В точке конца скачка титрования раствор перетитрован на 0,1%.

Объем добавленной HCl, очевидно, равен 20,02 мл

рН = 4,17.

Ответ: скачок титрования лежит в пределах от 9,83 до 4,17.

Пример 2. Рассчитать рН в точке эквивалентности и скачок титрования 20 мл 0,1 М раствора муравьиной кислоты (КHCOOH = 1,8?10-4) 0,2 М раствором KOH. Подобрать индикатор.

Решение.

Напишем уравнение реакции:+ KOH - HCOOK + H2O.

рН в точке эквивалентности определяется гидролизом соли.

HCOO- + H2O - HCOOH + OH-, рН>7.

В точке эквивалентности объем титранта (КОН) равен:

мл

моль/л

Точка начала скачка соответствует рН нейтрализации на 99,9%, т.е. раствор кислоты недотитрован на 0,1%.

Если 10 мл составляют 100%

х - 99,9%

х = 9,99 мл.

Было кислоты 0,1?20 = 2 ммоль-экв

Добавлено щелочи 0,2?9,99 = 1,998 ммоль-экв

Осталось кислоты 2-1,998 = 0,002 ммоль-экв

Образовалось соли 1,998 ммоль-экв

В данной точке титрования раствор представляет собой буферную систему: слабая кислота и соль этой кислоты.

Расчет рН проводим, исходя из константы кислотности.

,

так как объемы сокращаются, то вместо концентрации можно подставлять количество вещества эквивалентов кислоты и соли.

.

Концентрацию кислоты и соли можно заменить прямо процентом оттировки.

.

В точке конца скачка раствор перетитрован на 0,1%, т.е. добавлено 10,01 мл 0,2 н. КОН:

;

Таким образом, при титровании муравьиной кислоты раствором гидроксида калия рН в точке эквивалентности равен 8,29, область скачка лежит в интервалах рН от 6,75 до 9,83. Индикатор - фенолфталеин (рТинд. = 9).

При проведении количественных расчетов в методе кислотно-основного титрования используется закон эквивалентов. Особое внимание следует обратить на используемые индикаторы, с тем чтобы правильно определить фактор эквивалентности реагирующих веществ.

Пример 3.

Из водного раствора объемом V=100 мл, содержащего смесь гидроксида и карбоната натрия, отобрали аликвотную часть - 20 мл раствора для определения щелочи и карбоната при их совместном присутствии методом ацидиметрического титрования раствором HCl с молярной концентрацией титранта c(HCl)=0,1000 моль/л. Титрование проводили в присутствии двух индикаторов: вначале - по фенолфталеину, затем - по метиловому оранжевому.

Вначале оттитровывается (по фенолфталеину) вся щелочь и карбонат до бикарбоната (что эквивалентно половине карбоната, присутствующего в растворе):

HCl + NaOH = NaCl + H2O+ Na2CO3 = NaCl + NaHCO3

На это расходуется объем титранта, равный V1(HCl).

При дальнейшем прибавлении раствора HCl оттитровывается (по метиловому оранжевому) бикарбонат (что эквивалентно второй половине карбоната, присутствующего в исходном растворе):

HCl + NaHCO3 = NaCl + H2CO3 = NaCl + CO2 + H2O.

Общий объем титранта, израсходованного на оба титрования, составляет V2(HCl).

Рассчитайте концентрацию, титр, и массу гидроксида натрия и карбоната натрия в исходном растворе, если на титрование аликвоты 20 мл раствора затрачено V1=18 мл и V2=22 мл раствора титранта.

Решение:

) Рассчитаем объем раствора титранта, затраченного отдельно на титрование карбоната натрия и гидроксида натрия. На титрование бикарбоната, что эквивалентно титрованию половине карбоната, присутствующего в исходном растворе, затрачено V2 - V1 = 22 - 18 = 4 мл раствора титранта. Следовательно, на титрование всего карбоната израсходовано в два раза больше титранта, т.е. 2(V2 - V1) = 2?4 = 8 мл.

На титрование щелочи потребовался объем титранта V2 - 2(V2 - V1) = 22 -8 = 14 мл.

) Рассчитаем концентрацию, титр и массу карбоната натрия в анализируемом растворе, исходя из закона эквивалентов. Количества эквивалентов карбоната натрия и HCl равны между собой: n(1/2Na2CO3)=n(HCl). Поскольку количество эквивалента вещества в растворе равно произведению молярной концентрации эквивалента на объем раствора, то

c(1/2Na2CO3)V(1/2Na2CO3)=c(HCl)V(HCl).

Отсюда находим молярную концентрацию эквивалента карбоната натрия в растворе:

c(1/2Na2CO3)=c(HCl)V(HCl)/V(Na2CO3)=c(HCl)?2(V2-V1)/V(Na2CO3)=

=0,1?8/20=0,0400 моль/л.

Молярная концентрация карбоната натрия в растворе равна

c(Na2CO3)=с(1/2Na2CO3)/2=0,0400/2=0,0200 моль/л.

Рассчитаем титр раствора по карбонату натрия:

Т(Na2CO3)=с(Na2CO3)М(Na2CO3)?10-3=0,02?105,989?10-3=0,002120 г/моль.

Рассчитаем массу карбоната натрия в V=100 мл исходного раствора:

m(Na2CO3)=T(Na2CO3)V=0,002120?100=0,2120 г.

3) Аналогично рассчитаем концентрацию, титр и массу гидроксида натрия в исходном растворе. Очевидно, что

n(NaOH)=n(HCl), c(NaOH)V(NaOH)=c(HCl)V(HCl).

Молярная концентрация гидроксида натрия

c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)/V(NaOH)=c(HCl)[V2-2(V2-V1)]/V(NaOH)=

=0,1?14/20=0,0700 моль/л.

Титр раствора по гидроксиду натрия

Т(NaOH)=c(NaOH)М(NaOH)?10-3=0,07?39,9971?10-3=0,002800 г/мл.

Масса гидроксида натрия в исходном растворе объемом V=100 мл:

m(NaOH)=Т(NaOH)V=0,002800?100=0,2800 г.

Тема IV. Окислительно-восстановительное титрование. Классификация методов по титранту. Кривые окислительно-восстановительного титрования. Основные индикаторы. Количественные расчеты.

Для усвоения данной темы нужно вспомнить теорию окисления-восстановления, написание окислительно-восстановительных реакций, электронно-ионных полуреакций, уметь рассчитывать эквивалентные массы веществ, участвующих в окислении-восстановлении, определять направление реакций, делать расчеты по уравнению Нернста, понимать влияние концентрации и рН среды на направление реакций, знать факторы, влияющие на скорость окислительно-восстановительного титрования.

При построении кривой титрования в данном методе рассчитывают равновесный окислительно-восстановительный потенциал по уравнению Нернста в каждой точке кривой. При этом до точки эквивалентности расчет удобнее проводить по системе определяемого вещества, а после точки эквивалентности по системе титранта. Методы окисления-восстановления классифицируют по используемому титранту. Следует знать важнейшие из них, такие как: перманганатометрия, иодометрия, броматометрия, хроматометрия. Особое внимание надо обратить на приготовление рабочих растворов, их стандартизацию, используемые в каждом методе индикаторы.

Пример 1. Вычислить значение окислительно-восстановительного потенциала (по отношению к водородному электроду) в растворе, полученном при приливании к 50 мл 0,2 н. раствора Na2S2O3 20 мл 0,2 н. раствора I2:

E0(S4O62-|S2O32-)=+0,09 B, E0(I2|I-)=+0,54 B.

Решение.

Пишем уравнение реакции:

S2O32- + I2 = S4O62- + 2I-

I2 + 2? ? 2I-

S2O32- - 2? ? S4O62- + 2I-

1/z(S2O32-) = 1, 1/z(I2) = 1/2, 1/z(S4O62-) = 1/2.

В данной точке значение потенциала рассчитывают по системе 4O62-/2S2O32-,

так как она лежит до точки эквивалентности.

Согласно уравнению Нернста:

рассчитываем [S4O62-] и [S2O32-]:

Было S2O32- 0,1?50=5 ммоль-экв

Добавлено I2 0,2?20=4 ммоль-экв

Осталось S2O32- 5-4=1 ммоль-экв

Образовалось S4O62- 4 ммоль-экв.

Так как в уравнении Нернста входят молярные концентрации ионов, число ммоль S4O62- = 1/2?4 = 2 ммоль.

моль/л

моль/л

При проведении количественных расчетов следует особое внимание обратить на окислительно-восстановительную реакцию, протекающую в процессе титрования. Решая конкретную задачу, обязательно пишут уравнение реакции и по ней определяют фактор эквивалентности. В данном методе помимо методов прямого и обратного титрования часто используют метод косвенного титрования (метод замещения).

Пример 2.

Из 5,00 г сплава, содержащего свинец, последний рядом операций перевели в PbCrO4. Действием на этот осадок кислоты и KI был выделен I2, на титрование которого пошло 10,20 мл 0,1031 н. раствора Na2S2O3. Рассчитать процентное содержание свинца в сплаве.

Решение.

В задаче использован метод замещения.

Схема определения:

Pb2+ + CrO42 -? PbCrO4 + H+ ? Pb2+ + Cr2O72- ? Cr2O72- + I- ? Cr3+ + I2 ?

I2 + S2O32- ? I- + S4O62-

Уравнения реакций окисления-восстановления:

Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O + 3I22O72- +14H+ + 6? = 2Cr3+ + 7H2O |

I- - 2? ? I22 + 2S2O32- = S4O62- + 2I-

S2O32- - 2? = S4O62-2 + 2? = 2I-.

Фактор эквивалентности определяемого вещества (свинца) в данном случае находят по иону CrO42-, а для данного иона он равен 1/3 42- + 8H+ + 3? = Cr3+ + 4H2O

Записываем закон эквивалентов:

Тема V. Методы комплексообразования в титриметрическом анализе. Комплексонометрическое титрование. Индикаторы, механизм их действия. Условия титрования. Количественные расчеты.

Методы комплексообразования используют, прежде всего, для определения ионов металлов-комплексообразователей. Необходимо знать важнейшие комплексоны, правильно писать их формулы, уравнения реакций с ионами металлов различной степени окисления. Одним из методов, основанных на реакции комплексообразования, является метод меркуриметрического титрования. Необходимо знать, как готовят рабочий раствор, его стандартизацию, индикаторы, примеры определения ионов.

Важнейшим методом определения содержания ионов металлов является метод комплексонометрии. Наиболее часто используется комплексон III - трилон Б. Следует знать его структурную формулу, уметь писать реакции комплексообразования с трилоном Б и структуру его комплексов с различными ионами.

С различной прочностью комплексов связаны условия титрования. Поэтому важно обратить внимание на роль кислотности среды при образовании комплексов и, следовательно, на роль буферных растворов при проведении титрования.

Необходимо помнить важнейшие индикаторы, используемые в методе комплексонометрии, понимать механизм действия металл-индикаторов.

Для количественных определений в данном методе используются как обычные методы - прямого титрования и по остатку, так и особый метод - заместительное титрование с применением комплексоната магния.

Следует знать примеры определения ряда ионов: кальция, магния, алюминия, кобальта, меди, кальция и магния при совместном присутствии. Так как при комплексообразовании выделяется два иона Н+, фактор эквивалентности трилона Б принимают равным 1/2. Поэтому и любой ион металла, определяемый комплексонометрически, имеет фактор эквивалентности равный 1/2. При решении задач в методе комплексонометрического титрования иногда целесообразнее расчет вести через моли, помня, что всегда 1 молекула трилона Б реагирует с одним ионом металла, независимо от его степени окисления.

Пример 1. Определить содержание Na2SO4?10H2O в граммах на литр, если к 10,00 мл этого раствора добавлено 50,00 мл 0,1000 М раствора Pb(NO3)2, избыток Pb(NO3)2 оттитрован 10,00 мл 0,09000 М раствора Комплексона III.

Задача на титрование по остатку.

Закон эквивалентов в этом случае можно записать с использованием молярной концентрации трилона Б, и учесть, что это косвенный метод и сульфат натрия определяется по осадку PbSO4. Тогда:(Pb(NO3)2)=n(Na2SO4?10H2O)+n(Тр.Б).

Учитывая аликвоту, равную 1000/10, получаем:

г/л.

Тема VI. Осадительное титрование. Требования к реакциям. Индикаторы. Кривые титрования. Аргентометрия. Характеристика методов.

При изучении данной темы следует обратить внимание на требования, предъявляемые к реакциям осаждения, используемым в объемном анализе, на причины сравнительно ограниченного числа ионов, определяемых данным методом. Следует различать, что в зависимости от иона-осадителя методы осаждения подразделяют на аргентометрию, роданометрию, меркурометрию. Особо важным является вопрос о способах фиксирования конца титрования. В осадительном титровании используют индикаторы, действующие по разному принципу:

а) образующие с титрантом цветной комплекс (метод Фольгарда);

б) образующие с титрантом цветной осадок (метод Мора);

в) адсорбционные индикаторы (метод Фаянса) и т.д.

При рассмотрении отдельных методов осадительного титрования рекомендуется отметить достоинства и недостатки каждого из них. Следует знать важнейшие титранты осадительного титрования (AgNO3, Hg2(NO3)2), знать, как готовят их растворы, определяют точную концентрацию, какие ионы можно определить с каждым из них. Знать индикаторы и уметь объяснить принцип их действия в различных случаях титрования. Уметь писать уравнения реакций, знать условия их выполнения.

Расчет кривых титрования в методах осаждения проводится, исходя из константы соответствующего гетерогенного равновесия Кs (ПР).

Пример 1. Вычислить pBr и pAg при титровании 100 мл 0,1 н. раствора KBr 0,1 н. раствором AgNO3, если добавлено а) 99 мл, б) 100 мл, в) 110 мл титранта. ПРAgBr = 7,7?10-13.

Решение.

Титрование основано на реакции:+ AgNO3 - AgBr + KNO3

или в ионном виде:- + Ag+ - AgBr.

В растворе над осадком в любой момент титрования имеются ионы Ag+ и Br-. Раствор над осадком является насыщенным, поэтому, зная ПР образующейся соли AgBr и концентрацию реагирующих веществ, можно вычислить изменения концентраций ионов Ag+ и Br- в различные моменты титрования.

а) в данной точке в избытке остается 1 мл 0,1 н. раствора KBr, т.е. 0,1?1 ммоль-экв. Общий объем раствора равен 100+99=199 мл. Концентрация Br- составит ммоль/мл или моль/л, т.к. концентрация Br- из AgBr пренебрегается.

Концентрацию Ag+ вычисляется из ПРAgBr как

Тогда pAg = 8,8.

б) В точке эквивалентности ПРAgBr = [Ag+]?[Br-] = 7,7?10-13. Отсюда:

= pBr = 6,1.

в) В присутствии избытка AgNO3 концентрацию Br--ионов находим из ПРAgBr как

где

Принцип решения задач в методах осадительного титрования аналогичен другим методам титриметрического анализа. Наиболее рациональный способ расчета результатов анализа состоит в нахождении количества вещества эквивалентов веществ с последующим пересчетом на содержание веществ в граммах или в процентах.

Пример 2.

0,5020 г анализируемого вещества, содержащего бром, растворили в воде и прибавили 50,00 мл 0,1101 М раствора AgNO3. Избыток AgNO3 оттитровали 10,40 мл раствора NH4CNS концентрации 0,1158 моль/л. Рассчитать процентное содержание брома в анализируемом веществе.

Решение.

В задаче использован метод аргентометрии (Фольгарда), обратное титрование. Закон эквивалентов записывается как

n(AgNO3) = n(Br) + n(NH4CNS)

n(Br) = n(AgNO3) - n(AgNO3)

моль(Br) = n(Br)?MBr = 0,004301?79,92,

а

Тема VII. Гравиметрический анализ. Образование осадков. Понятие весовой формы и формы осаждения. Расчеты в гравиметрическом анализе.

Основной задачей гравиметрического анализа, как и титриметрических методов, является определение количественного состава вещества или смеси веществ. Изучая особенности гравиметрического анализа, следует хорошо усвоить общую схему проведения анализа, в основе которого лежит превращение исследуемого вещества в какое-либо другое вещество определенного химического состава, которое легко отделить и, взвесив, установить его вес. При рассмотрении методики и техники анализа следует особое внимание обратить на взятие средней пробы и подготовку вещества к анализу, взятие правильной и с достаточной точностью навески исследуемого вещества, выбор осадителя.

Приступая к выполнению анализа, нужно предварительно ознакомиться с аналитическими весами - важнейшим прибором, применяемым в весовом анализе, поэтому следует хорошо знать устройство весов и правила работы на них.

Наиболее важной операцией в гравиметрическом анализе является получение осадка, а затем гравиметрической формы. Надо хорошо понимать и усвоить вопросы теории осаждения и растворения осадков, уметь применить данные о произведении растворимости, о способах уменьшения растворимости, иметь представление об явлении соосаждения. В связи с этим следует знать требования, которым должны удовлетворять осадки, получаемые в гравиметрическом анализе, изучить методики анализа при получении кристаллических и аморфных осадков. Завершением гравиметрического анализа является вычисление результатов определений.

Пример 1. Предложить гравиметрический метод определения кальция в известняке и вычислить объем осадителя, если масса образца равна 0,2000 г. Определить массовую долю кальция в образце.

Необходимо гравиметрическим методом определить процентное содержание кальция в образце известняка, содержащем различные примеси. Одним из методов является осаждение кальция в виде оксалата - CaC2O4. Для проведения анализа точно отвешивают на аналитических весах определенное количество известняка, растворяют его в соляной кислоте, из раствора осаждают ионы кальция рассчитанным количеством раствора оксалата аммония. Полученный осадок оксалата отделяют фильтрованием, промывают, высушивают, прокаливают в муфельной печи при температуре 5000С и после охлаждения взвешивают. Осадок CaC2O4 - осаждаемая форма, прокаливанием при 5000С превращается в CaCO3, который в данном примере будет гравиметрической формой.

Таким образом, с содержащимся в известняке кальцием происходят следующие превращения:3 ? Ca2+ ? CaC2O4 ? CaCO3

растворение - осаждение - прокаливание.

Пусть в качестве осадителя использован раствор (NH4)2C2O4 концентрации 18,0 г?л-1. Количество оксалата аммония, которое необходимо для осаждения оксалата кальция из раствора, рассчитываем по уравнению реакции:

СaCO3 + (NH4)2C2O4 ? CaC2O4 + (NH4)2CO3

г/моль.

Количество молей CaCO3, взятого для анализа, равно mH/M(Na2CO3) или 0,2/100. Столько же нужно молей (NH4)2C2O4. Следовательно, количество оксалата аммония в граммах будет равно:

г

и, учитывая, что необходимо применять полуторное количество осадителя, рассчитываем:(NH4CNS) = 0,248?1,5 = 0,372 г.

Так как для осаждения используют раствор оксалата аммония, содержащий 18,0 г?л-1, то такого раствора необходимо:

в 1000 мл - 18,0 г

в V мл - 0,372 г

мл.

Такого рода расчеты достаточно проводить с точностью 2-3 значащие цифры. В то время как расчеты результатов анализа всегда проводят с точностью в 4 значащие цифры. Осадок CaC2O4 - осаждаемая форма - при прокаливании при температуре 5000С превращается в CaCO3. Масса осадка CaCO3 оказалась равной 0,1860 г. Определяем количество кальция в полученном осадке CaCO3: число молей кальция равно числу молей CaCO3.

Это же количество кальция содержалось в навеске известняка. Вычисляем % кальция в известняке:

г

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по теме «Количественный анализ» (контрольная работа № 2)

. TNaCl = 0,005420 г/мл. Найти нормальность NaCl.

. г/мл. Найти нормальность H2SO4.

. TNaOH = 0,003882 г/мл. Найти нормальность NaOH.

. THCl = 0,003647 г/мл. Найти нормальность HCl.

. TNaCl = 0,005902 г/мл. Найти нормальность NaCl.

. TKOH = 0,05611 г/мл. Найти нормальность KOH.

. г/мл. Найти .

. г/мл. Найти .

. г/мл. Найти .

. г/мл. Найти .

. г/мл. Найти .

. г/мл. Найти

. г/мл. Найти

. Рассчитайте молярную массу эквивалента реагентов в реакции:

AlCl3 + 3NaOH ? ?Al(OH)3 + 3HCl.

145. Рассчитайте молярную массу эквивалента CrCl3 в реакции:

Cr3+ + H2O2 + OH- ? CrO42- + H2O.

146. Рассчитайте: а) титр; б) молярную концентрацию; в) молярную концентрацию эквивалента; г) титр по йоду раствора, для приготовления 500,0 мл которого было взято 2,600 г дихромата калия.

. Сколько надо взять дихромата калия для приготовления 1 л раствора, каждый миллилитр которого соответствовал бы 0,01 г железа?

. 24,85 мл раствора KOH с TKOH=0,02806 г/мл оттитровывают 25,00 мл раствора HCL. Найти нормальность HCl.

. На титрование 25,00 мл раствора KOH расходуется 23,25 мл HCl с THCl=0,007352 г/мл. Найти нормальность раствора KOH.

. На титрование 20,00 мл раствора H2SO4 расходуется 21,55 мл NaOH с TNaOH=0,008110 г/мл. Найти нормальность H2SO4.

. На титрование 20,00 мл раствора NaCl требуется 18,25 мл 0,1140 н. AgNO3. Найти нормальность раствора NaCl.

. На титрование 25,00 мл раствора NaOH потребовалось 22,60 мл 0,9890 н. HCl. Найти нормальность раствора NaOH.

. На титрование 25,00 мл раствора KOH расходуется 28,40 мл 0,1265 н. H2SO4. Найти нормальность раствора KOH.

. Рассчитать объем, в котором надо растворить навеску бромата калия массой 0,4566 г, чтобы получить раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,0500 моль/л.

. Вычислите массу навески дихромата калия для приготовления 250,0 мл раствора с концентрацией моль/л.

. Какой объем дистиллированной воды и 0,6050 н. раствора серной кислоты требуется для приготовления 250 мл 0,0500 моль/л раствора?

. Какого объема мерную колбу следует взять для приготовления раствора йода, 10,00 мл которого соответствуют 0,04945 г As2O3, из фиксанала, содержащего в ампуле 0,01 м-экв йода?

. Смешаны следующие растворы дихромата калия: 200 мл раствора, содержащего в этом объеме 1,06 г K2Cr2O7, 400 мл 0,0365 М раствора и 250 мл 0,213 н. раствора; после этого смесь разбавлена до 1 л. Какова молярная концентрация полученного раствора в реакции окисления?

. На титрование 20,00 мл раствора щелочи израсходовано 19,10 мл раствора H2SO4 с г/мл. Какова нормальность щелочи? Можно ли узнать ее титр?

. На титрование раствора H2SO4 израсходовано 25,40 мл 0,2140 н. NaOH. Сколько граммов H2SO4 в растворе?

. На титрование соляной кислоты израсходовано 10,00 мл рабочего раствора NaOH с TNaOH/HCl=0,003874 г/мл. Сколько граммов HCl содержит раствор?

. г/мл. Найти нормальность раствора для реакций, в которых перманганат превращается: в MnO2 и б) в MnSO4.

. Навеска Na2CO3 (х.ч.) 1,3540 г растворена в мерной колбе на 250 мл; раствор доведен до метки. Чему равен титр раствора: а) по Na2CO3 и б) по Na2O?

. На склянке написано: «KOH; T=0,005742 г/мл». Сколько граммов KOH содержится: а) в 10; б) в 25; в) в 100 мл раствора?

. Из навески KCl (х.ч.) 3,8260 г приготовлено 500 мл раствора. Каков его титр: а) по KCl; б) по Cl?

. Навеска железа (х.ч.) 2,8120 г растворена в соляной кислоте. Раствор доведен до объема 500 мл. Определить титр раствора: а) по Fe и б) по FeCl2?

. Сколько граммов йода содержится в 15,50 мл раствора, если титр его равен 0,01263 г/мл?

. Сколько граммов NaOH содержится: а) в 10; б) в 250; в) в 1000 мл раствора, титр которого по NaOH 0,004120 г/мл?

. На титрование израсходовано 26,75 мл раствора соляной кислоты, титр которой 0,003782 г/мл. Сколько граммов HCl израсходовано на взаимодействие с определяемым веществом?

. Сколько H2SO4 содержится: а) в 28,60 мл; б) в 12,54 мл раствора, титр которого 0,005146 г/мл?

. Титр раствора NaOH 0,04000 г/мл. Чему равен его титр по HCl?

. На титрование израсходовано 18,54 мл раствора NaOH, титр которого 0,003980 г/мл. Сколько граммов NaOH вступило в реакцию с определяемым веществом?

. Титр раствора AgNO3 0,01702 г/мл. Определить его титр по NaCl?

. Титр раствора HCl 0,03647 г/мл. Чему равен его титр по KOH?

. Навеску 0,2968 г х.ч. NaCl растворили в мерной колбе на 250 мл. Каков титр раствора по Ag?

. г/мл. Найти

. Титр раствора KCl 0,003756 г/мл. Определить его титр по Ag.

. На титрование раствора NaOH израсходовано 20,00 мл рабочего раствора HCl с THCl/NaOH=0,00800 г/мл. Сколько граммов NaOH содержит раствор?

. Раствор содержит 2,8640 г KOH в 1 л. Чему равен его титр по H2SO4?

. На титрование раствора H2SO4 израсходовано 28,35 мл раствора KOH с г/мл. Сколько граммов H2SO4 содержит раствор?

. г/мл. Найти .

. На титрование раствора NaOH расходуется 20,00 мл раствора HCl с THCl/KOH=0,02820 г/мл. Сколько граммов NaOH содержит раствор?

. г/мл. Найти .

. г/мл. Найти нормальность раствора: а) для реакции обмена; б) для реакции окисления-восстановления, в которой дихромат калия превращается в CrCl3.

. TKCl/Cl = 0,003674 г/мл. Найти нормальность.

. THCl/NaOH = 0,003984 г/мл. Найти нормальность.

. TKOH/HCl = 0,003465 г/мл. Найти нормальность.

. г/мл. Найти нормальность.

. г/мл. Найти нормальность.

. 25,00 мл раствора HCl неизвестной концентрации требуют для титрования 23,30 мл раствора NaOH c г/мл. Определить нормальность раствора HCl.

. Навеска известняка массой 0,1585 г растворена в кислоте, обработана избытком щавелевой кислоты. Полученный осадок отделен, промыт и растворен в серной кислоте. Раствор оттитрован 28,75 мл раствора KMnO4 с Т=0,002850 г/мл. Рассчитать массовую долю в % CaCO3 и CaO.

. К пробе, содержащей уксусную кислоту, прибавлено 40,00 мл раствора гидроксида натрия (ТNaOH=0,003901 г/мл). Избыток щелочи оттитрован 19,98 мл раствора серной кислоты ( г/мл). Рассчитать количество граммов CH3COOH в пробе.

. Сколько надо взять 8,4%-го раствора H2SO4 для осаждения бария из 0,4859 г двуводного гидрата хлорида бария?

. К 0,2266 г хлористой соли прилили 30,00 мл 0,1121 н. раствора AgNO3, избыток которого оттитровали 15,00 мл 0,1158 н. NH4CNS. Вычислить % содержание хлора в образце.

. Определить процентное содержание (NH4)2C2O4?H2O, если после растворения навески 0,2265 г к раствору добавлено 25,00 мл 0,1000 М раствора CaCl2, избыток соли кальция оттитрован 18,50 мл раствора комплексона III с титром по кальцию 0,002004 г/мл.

. На титрование 10,00 мл раствора йода с молярной концентрацией 0,0500 моль/л было затрачено 12,40 мл раствора натрия тиосульфата. Вычислить титр раствора натрия тиосульфата.

. Пробу соли аммония в 1,000 г обработали избытком концентрированного раствора гидроксида натрия. Выделившийся аммиак был поглощен 50,00 мл 1,072 н. HCl. Избыток кислоты был оттитрован 25,40 мл раствора гидроксида натрия (ТNaOH=0,004120 г/мл). Вычислить процентное содержание NH3 в образце.

. Навеску NaOH, загрязненного Na2CO3, растворили в воде и получили 100,0 мл раствора. На титрование аликвотной части объемом 10,00 мл было израсходовано в присутствии фенолфталеина 20,87 мл HCl с концентрацией 0,1373 моль/л. На титрование той же аликвоты в присутствии метил-оранжевого затрачено 21,54 мл. Вычислить m NaOH и m Na2CO3 в навеске.

. К раствору сульфата аммония было добавлено 25,00 мл раствора гидроксида натрия, ТNaOH=0,009021 г/мл. После удаления NH3 на титрование избытка гидроксида натрия пошло 6,30 мл раствора хлороводородной кислоты, ТHCl=0,007860 г/мл. Вычислить содержание (NH4)2SO4 в растворе.

. До какого объёма следует разбавить 350,0 мл раствора KMnO4 с молярной концентрацией эквивалента 0,2083 моль/л для получения раствора с титром по H2O2 равным 0,002174 г/мл?

. Определить процентное содержание фенола, если к навеске 0,5000 г добавлено 25,00 мл раствора 0,2000 н. KBrO3 и KBr (0,2000 н.). В результате реакции образуется C6H2Br3OH. После стояния добавлен KI. Выделившийся йод оттитрован 24,50 мл 0,1000 н. раствора Na2S2O3.

. Исследуемый раствор хлорида никеля разбавлен в колбе до 250 мл. К 10,00 мл этого раствора прибавлено 15,00 мл 0,0100 М трилона Б, избыток которого оттитрован 4,50 мл 0,0100 М сульфата магния. Рассчитать граммовое содержание никеля в исследуемом образце (в растворе).

. Рассчитать рН в точке эквивалентности и скачок титрования 20 мл 0,1 н. раствора СН3СООН () 0,2 н. раствором КОН. Рассчитать индикаторную погрешность титрования с а) фенолфталеином, рТ=9, б) бромтимоловым красным, рТ=7.

. На титрование навески оксалата натрия 0,1230 г израсходовано 18,00 мл раствора перманганата. Рассчитайте с(1/5KMnO4) и .

. Подберите индикатор для определения конца титрования 0,1 н. раствора бензойной кислоты () 0,1 н. раствором гидроксида натрия.

. Навеску 4,856 г KCNS растворили в мерной колбе ёмкостью 500 мл. На титрование 25,00 мл раствора израсходовано 24,95 мл раствора Hg(NO3)2. Определить молярную концентрацию эквивалента и титр раствора Hg(NO3)2.

. Вычислить массовую долю % H2O2 в растворе, если на 15,00 мл (?=1,0 г/см3) его было затрачено 8,95 мл раствора KMnO4 с молярной концентрацией эквивалента 0,010 моль/л.

. Навеску (NH4)2Cr2O7 массой 0,1004 г обработали избытком иодида калия в кислой среде, а затем оттитровали раствором тиосульфата натрия. Расход титранта составил 22,54 мл. Вычислите молярную концентрацию раствора тиосульфата натрия.

. До какого объема следует разбавить 750,0 мл 0,1000 моль/л раствора K2Cr2O7 для получения раствора с титром по железу (II) равным 0,003839 г/мл.

. Образец, содержащий магний гидрокарбонат, массой 3,500 г растворили в подкисленной воде и оттитровали 12,05 мл раствора ЭДТА с молярной концентрацией 0,05 моль/л. Вычислите массовую долю магния гидрокарбоната в образце.

. Навеску дигидрата щавелевой кислоты массой 0,2000 г растворили в разбавленной серной кислоте, а затем после нагревания до 700 С оттитровали раствором KMnO4 в количестве 10,14 мл. Вычислите молярную концентрацию эквивалента титранта.

. Навеску хлорида калия массой 0,0600 г оттитровали 13,12 мл раствора нитрата серебра. Вычислите титр раствора титранта.

. 0,1000 г металлического цинка растворили в серной кислоте, а затем полученный раствор оттитровали 12,00 мл раствора ЭДТА.

. До какого объема следует разбавить 750 мл раствора K2Cr2O7 с молярной концентрацией эквивалента 0,1533 моль/л для получения раствора с титриметрическим фактором пересчета по Fe2+, равным 3,8390?10-3 г/мл?

. До какого объема следует разбавить 350 мл раствора KMnO4 с молярной концентрацией эквивалента 0,2083 моль/л для получения раствора с титриметрическим фактором пересчета по H2O2, равным 2,174?10-3 г/мл?

. Вычислите молярную концентрацию раствора HCl, если на титрование 0,0976 г Na2B4O7?10H2O было затрачено 21,55 мл этого раствора.

. Рассчитать молярную массу эквивалента фенола в его реакции бромирования.

. Чему равна нормальность раствора тетрабората натрия декагидрата, если навеска массой 5,0053 г растворена в мерной колбе емкостью 500 мл?

. Установите формулу соединения, если получены следующие результаты элементного анализа: Fe - 44,09%; S - 55,91%.

. Рассчитайте содержание железа в руде, если из навески руды 0,7020 г получено 0,4344 г Fe2O3?

. Установите формулу соединения, если получены следующие результаты элементного анализа: Na2SO4 - 63,64%; H2O - 36,36%.

. 1 мл стандартного раствора тиосульфата натрия соответствует 4,903?10-3 г дихромата калия. Навеску дихромата калия после добавления иодида калия и серной кислоты оттитровали 17,16 мл стандартного раствора Na2S2O3. Вычислите массу навески дихромата калия.

. Пробу массой 1,0737 г, содержащей только NaAsO2 и Na3AsO4?12H2O растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Аликвотную долю объемом 10,0 мл оттитровали 10,0 мл раствора йода с концентрацией c(1/zI2)=0,10 моль/л. Вычислите массу мышьяка в пробе.

. Навеску безводного сульфата магния массой 0,1030 г растворили в дистиллированной воде и затем оттитровали 9,55 мл раствора ЭДТА. Вычислите титриметрический фактор пересчета раствора ЭДТА по Ca2+.

. К 2,500 мл хлората калия было прибавлено 25,00 мл 0,1200 н. раствора сульфата железа (II), избыток которого оттитровали 5,00 мл 0,1100 н. раствора перманганата калия. Рассчитать процентное содержание хлората калия в растворе, если плотность его равна 1,020.

. К 20,00 мл 0,1000 М раствора NiSO4 прибавили 20,00 мл исследуемого раствора NaCN. Определить молярную концентрацию его, если на титрование избытка NiSO4 израсходовали 10,24 мл 0,05000 М раствора трилона Б. Продукт реакции - [Ni(CN)4]-2.

. На 50,00 мл раствора щавелевой кислоты при титровании расходуется 21,16 мл раствора КОН (ТКОН=0,01234). На 20 мл этого же раствора щавелевой кислоты требуется 19,67 мл раствора KMnO4. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента раствора KMnO4.

. Сколько граммов KCl содержится в 250 мл раствора, если на титрование 25,0 мл его израсходовали 34,00 мл 0,01000 н. раствора AgNO3. Вычислить рCl и рAg 0,1 н. раствора KCl, оттитрованного на 85% 0,1 н. раствором AgNO3.

. Рассчитать рН раствора, полученного при титровании 20 мл 0,1 н. раствора муравьиной кислоты 0,1 н. раствором NaOH (КHCOOH=1,8?10-4) в точках, соответствующих 99,9%, 100% и 100,1% оттитровки. Установить вид и знак индикаторной ошибки при использовании индикатора метилового красного (рТ=5,3).

. 25,00 мл раствора KMnO4 с титром по кислороду (О2), равным 0,008112 г/мл прибавили к раствору, содержащему избыток KI и кислоту. Выделившийся йод оттитровали 24,14 мл раствора тиосульфата натрия. Рассчитайте .

. При анализе карбоната магния было определено 17,39% магния и 39,13% кристаллизационной воды. Сколько процентов магния содержится в абсолютно сухом образце?

. Сколько мл 0,05 н. раствора Na2S2O3 потребуется на титрование йода, выделившегося после прибавления избытка KI к 50 мл раствора, взятого из мерной колбы на 500 мл, где было растворено 2 г сплава, содержащего 60% меди?

. Сколько % оксида калия содержится в навеске массой 0,8500 г, если на титрование ее ушло 20,00 мл HCl с титром равным 0,003650 г/мл.

. Какую навеску цинковой руды, содержащей 15% Zn, следует взять для анализа, чтобы после растворения и отделения мешающих примесей цинк в ней оттитровался 20 мл 0,1 М раствора трилона Б.

. Какого объема мерную колбу следует взять для растворения 4,000 г сплава, содержащего 25% серебра, чтобы на титрование ионов серебра из 20,00 мл этого раствора затрачивалось 16,50 мл 0,1 н. раствора роданида с Т=0,4492 г/мл?

. Рассчитать рН при титровании 0,1 н. раствора бутиламина (С4H9NH2) 0,1 н. раствором хлороводородной кислоты в точке эквивалентности и в пределах между недостатком и избытком титранта 0,1% от эквивалентного количества. С каким индикатором следует проводить титрование бутиламина?

. Вычислить процентное содержание свинца, если после растворения навески 0,5433 г к раствору добавлено 25,00 мл K2CrO4. Осадок отфильтрован, промыт. К фильтрату добавлен KI, выделившийся йод оттитрован 15,20 мл 0,1000 н. раствора Na2S2O3, 1,00 мл хромата калия эквивалентен 1,20 мл раствора Na2S2O3.

. Из 3,206 г сплава осадили свинец в виде PbCrO4. Действием на осадок кислоты и йодида калия выделили йод, на титрование которого израсходовано 9,150 мл 0,1028 н. раствора Na2S2O3. Рассчитайте % содержание свинца в сплаве. Напишите уравнения реакций.

. Вычислить массу навески H2C2O4?H2O, если при броматометрическом титровании было израсходовано 20,05 мл раствора KBrO3 с молярной концентрацией эквивалента 0,07000 моль/л.

. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал (по отношению к водородному электроду) системы в растворе, если к 20 мл 0,1 н. раствора Na3AsO3 добавили 18 мл 0,1 н. раствора I2 при рН=9.

. Рассчитать титр раствора азотнокислого серебра по бромид- и цианид-ионам, если известно, что на титрование 20,00 мл этого раствора израсходовано 16,40 мл 0,1000 н. хлорида калия.

. Азот из навески образца 0,5000 г восстановлен до аммиака, который пропущен через 50,00 мл раствора хлороводородной кислоты с титром по аммиаку 0,003400 г/мл. Избыток кислоты оттитрован 12,00 мл раствора гидроксида калия (г/мл). Сколько процентов азота содержит образец?

. Вычислить величину окислительно-восстановительного потенциала, если к 20 мл 0,1 н. раствора сульфата железа (II) добавлен 0,1 н. раствор перманганата калия в количестве

а) 19 мл, б) 21 мл [H+]=1, ?0(Fe3+/Fe2+)=0,77 B, ?0(MnO4-/Mn2+)=1,51 B.

. Исследуемое вещество может быть или КОН или NaOH. Для нейтрализации 1,10 г этого вещества потребовалось 31,4 мл 0,860 н. раствора HCl. Что это за вещество и сколько оно содержит примесей?

. При анализе хлорида бария было определено 56,22% бария и 14,73% кристаллизационной воды. Сколько процентов бария содержится в абсолютно сухом образце?

. Какая масса BaCl2 содержится в 250,0 мл раствора, если после прибавления к 25,00 мл его 40,00 мл 0,1020 М AgNO3 израсходовано 15 мл 0,09800 М NH4CNS?

. Сколько граммов меди обнаружено в растворе, если на титрование 10,00 мл уходит 18,90 мл 0,0200 М раствора трилона Б в присутствии индикатора мурексида? Чему равен титр этого раствора по кадмию?

. Из навески глины 0,5340 г после соответствующей обработки получено 0,2345 г CaO и 0,0235 г MgO. Рассчитать процентное содержание в глине CaCO3 и MgCO3.

. Сколько надо взять 1%-го раствора диметилглиоксима для осаждения никеля из навески 0,9531 г сплава, содержащего 0,5% никеля?

. До какого объёма следует разбавить 500,0 мл 0,1000 н. K2Cr2O7 для получения раствора с титром по железу 0,005000?

. Из навески 0,7124 г хлорида аммония при кипячении с концентрированным раствором щелочи выделен аммиак и поглощен 50,00 мл 0,5120 н. раствора серной кислоты. Полученный раствор перенесен в мерную колбу и разбавлен до 250 мл. 25,00 мл этого раствора оттитровали 25,7 мл 0,05122 н. раствором гидроксида натрия. Вычислить % содержание хлорида аммония в навеске.

. Смесь фосфорной кислоты и натрия хлорида массой 2,000 г растворили в воде и получили 100,0 мл раствора. На титрование аликвотной части объемом 10,00 мл было затрачено в присутствии фенолфталеина 15,66 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 0,1637 моль/л. Вычислить массовую долю фосфорной кислоты в смеси в %.

. Определить процентное содержание фенола, если к навеске 0,5032 г добавлено 25,00 мл 0,2052 н. раствора бромата калия, содержащего бромид калия. В результате реакции образуется C6H2Br3OH. После стояния добавлен иодид калия, выделившийся йод оттитровали 24,56 мл 0,1006 н. Na2S2O3.

. Рассчитать минимальную навеску технического хлорида бария, содержащего 10% Ba, для определения его в виде BaSO4.

. На титрование раствора KCl расходуется 30,20 мл раствора AgNO3 . Можно ли узнать его нормальность?

. В мерной колбе вместимостью 250,0 мл растворили 2,002 г технического KBr. К 25,00 мл раствора прибавили 50,00 мл 0,05560 н. Hg2(NO3)2 (fэкв=1/2). На титрование избытка Hg2(NO3)2 израсходовали 21,02 мл раствора NaCl (T=0,003522). Вычислить массовую долю (%) KBr в образце.

. К 25,00 мл раствора H2S прибавили 25,00 мл раствора йода с молярной концентрацией эквивалента 0,04873 моль/л, избыток которого оттитровали 5,17 мл раствора Na2S2O3 концентрации 0,07543 моль/л. Рассчитать массу H2S в 750,0 мл исходного раствора.

. В каком направлении будет протекать реакция между арсенатом натрия и иодидом калия: а) при концентрации ионов водорода 10 моль/л, б) при pH равном 8,3. Концентрации реагирующих веществ равны 1 моль/л.

. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал системы при титровании 20 мл соли двухвалентного олова раствором KBrO3, молярная концентрация эквивалента обоих растворов равны 0,1 моль/л: а) 19,98 мл, б) 20,02 мл. ?0(Sn4+/Sn2+)=0,15 B, ?0(BrO3-/Br-)=1,45 B, [H+]=1 моль/л.

. Рассчитайте рН в точке эквивалентности и скачок титрования при титровании 20 мл 0,1 н. раствора аммиака 0,2 н. раствором HCl, в пределах между недостатком и избытком HCl, равным 0,1% от его эквивалентного количества.

. Образец оксида цинка весом 2,036 г растворили в 50,00 мл раствора серной кислоты, избыток которой оттитровали 10,30 мл 1,020 М раствора гидроксида натрия. Найти процентное содержание оксида цинка в образце, если 1,00 мл раствора серной кислоты эквивалентен 1,185 мл раствора гидроксида натрия.

. К 25 мл хлорида кальция прибавили 40,00 мл 0,1005 н. раствора оксалата аммония. Полученный осадок отфильтровали, промыли ледяной водой, а избыток оксалата оттитровали раствором KMnO4, затратив 15,00 мл 0,02000 н. этого раствора. Определить содержание хлорида кальция в граммах.

. Постройте кривую титрования 25 мл 0,2 н. раствора бензойной кислоты 0,2 н. раствором гидроксида калия, если прибавлено 24,95; 25,05; 25,00 мл щелочи. Подберите индикатор.

. Сколько надо добавить раствора азотной кислоты с титром 0,006497 г/мл к 500 мл раствора этой же кислоты с титром 0,005601 г/мл, чтобы получить точно 0,1000 н. раствор?

. Вычислить молярную концентрацию эквивалента раствора нитрата серебра, если на титрование 36,48 мл его затрачено 25,63 мл раствора хлорида натрия, содержащего 58,00 г NaCl в 500 мл раствора. Рассчитать рAg и pCl в момент эквивалентности.

. Для определения титра раствора KMnO4 навеску оксалата натрия Na2C2O4 массой 1,3444 г поместили в мерную колбу на 200,0 мл. На титрование 20,00 мл этого раствора затрачено 20,04 мл раствора KMnO4. Рассчитайте: а) молярную концентрацию эквивалента KMnO4; б) титр KMnO4; в) титр KMnO4 по Na2C2O4.

. Вычислить рН растворов, когда к 20 мл 0,1 н. раствора HNO2 прибавлено 0,1 н. раствора КОН: а) 19,98 мл, б) 20,00 мл, в) 20,02 мл.

. Какую навеску вещества, содержащего 75% MnO2, надо взять для анализа, чтобы после взаимодействия ее с 30,00 мл 0,1075 н. раствора щавелевой кислоты избыток C2O42- мог быть оттитрован 5,00 мл раствора перманганата калия (1 мл раствора перманганата калия эквивалентен 1,325 мл раствора щавелевой кислоты).

. 1,500 г образца, состоящего из смеси Na2CO3 и NaHCO3, растворен в мерной колбе на 250 мл. На титрование 50,00 мл этого раствора с фенолфталеином затрачено 5,70 мл 0,2000 н. раствора HCl. На дальнейшее титрование того же раствора с метиловым оранжевым затрачено 20,80 мл 0,2000 н. раствора HCl. Рассчитать процентное содержание Na2CO3 и NaHCO3 в образце.

. Сколько мл 23,13% раствора гидроксида калия плотности 1,22 нужно прибавить к 1 л 0,980 н. раствора гидроксида калия, чтобы получить 1,00 н. раствор?

. На титрование раствора NaCl израсходовано 19,95 мл раствора AgNO3 с . Сколько граммов Cl содержит раствор?

. На титрование раствора H2SO4 расходуется 10,00 мл раствора KOH с . Сколько граммов H2SO4 содержит раствор?

. 0,1 н. раствор уксусной кислоты был нейтрализован 0,1 н. раствором NaOH на 80%. Рассчитать рН полученного раствора.

. Вычислить, какой объем раствора нитрата серебра концентрации 40 мг/мл потребуется для полного осаждения хлорид-иона, содержащегося в 1 г чистого хлорида натрия.

. К 2,00 мл раствора бромата калия прибавлено 25,00 мл раствора сульфата железа (II) с Т=0,01824 г/мл, избыток раствора сульфата железа (II) оттитровали 6,00 мл 0,1100 н. раствора KMnO4. Рассчитать процентное содержание бромата калия в растворе, если плотность его равна 1,120.

. Навеску 10,05 г Hg(NO3)2?2H2O растворили в мерной колбе емкостью 250 мл. На титрование 20,00 мл раствора пошло 16,10 мл раствора NH4CNS ( г/мл). Вычислить процентное содержание Hg(NO3)2 в образце.

. При каком рН следует закончить титрование 0,02 н. раствора муравьиной кислоты 0,04 н. раствором KOH. Выбрать индикатор. (КHCOOH = 1,8?10 -4).

. Рассчитать область скачка на кривой титрования Fe3+ раствором Sn2+ при недостатке и избытке рабочего раствора в 0,1%. Молярные концентрации эквивалента растворов солей железа и олова равны между собой и составляют 0,1.

. Навеску натрия гидроксида, загрязненного Na2CO3 и индифферентными примесями, массой 0,6000 г растворили в 100,0 мл воды. Аликвотную часть 10 мл оттитровали раствором H2SO4 с молярной концентрацией 0,05220 моль/л. В присутствии фенолфталеина было затрачено 11,89 мл титранта, а в присутствии метилового оранжевого 12,79 мл. Вычислить массовые доли NaOH и Na2CO3 в образце.

. К раствору арсенита натрия добавлен NaHCO3 до рН=9 и 25,00 мл 0,0500 н. раствора йода. Остаток йода после тщательного перемешивания оттитрован 10,20 мл раствора тиосульфата с титром по дихромату 0,002496 г/мл. Какое количество граммов мышьяка находилось в исследуемом растворе?

. Вычислить процентное содержание CaCO3 и MgCO3 в известняке, если после растворения 1,000 г пробы и соответствующей обработки объем раствора довели до 100,0 мл и на титрование 20,00 мл его для определения суммы Ca и Mg затратили 19,25 мл 0,05140 М трилона Б, а на титрование Mg израсходовали 6,26 мл того же раствора трилона Б.

. Рассчитать скачок потенциала при титровании 0,1 М раствора церия (IV) сульфата раствором сульфата железа (II) концентрации 0,1 моль/л. (99,9% и 100,1% оттитровки).

. Определить молярную концентрацию эквивалента раствора серной кислоты, если к 10,00 мл раствора Н2SO4 добавлен избыток BaCl2. Осадок отфильтрован, промыт. К осадку добавлено 50,00 мл 0,05000 М раствора комплексона III, избыток последнего оттитрован 20,50 мл 0,04500 М раствора MgSO4.

. Рассчитать навеску стали, содержащей около 10% никеля, чтобы при комплексонометрическом определении его, после отделения с помощью реактива Чугаева, затратилось не более 20 мл 0,05 М раствора комплексона III.

. К сернокислому раствору KClO прибавили 30,00 мл раствора FeSO4 с молярной концентрацией 0,08425 моль/л, избыток которого оттитровали 10,13 мл раствора KMnO4 с молярной концентрацией эквивалента 0,09826 моль/л. Вычислить массу KClO в растворе.

. Сколько граммов оксалата магния растворится при промывании его а) 100 мл воды, б) раствором, 200 мл которого содержат 0,2 г щавелевой кислоты?

. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и титр по аммиаку раствора хлороводородной кислоты, если на титрование 20,00 мл углекислого калия, полученного растворением навески 1,380 г в мерной колбе на 200 мл, расходуется 25,00 мл раствора хлороводородной кислоты.

. Рассчитать % магния в сплаве, если навеска его 0,5892 г. В результате анализа получено 0,0672 г пирофосфата магния.

. Вычислить молярную концентрацию эквивалента раствора нитрата серебра, если на титрование 36,48 мл его затрачено 25,63 мл раствора бромида натрия, содержащего 103,0 г в 500 мл раствора. Рассчитать рBr и pAg раствора AgNO3, оттитрованного на 99% и 101% раствором NaBr, если молярные концентрации эквивалента обоих растворов равны 0,1 моль/л.

. Вычислить содержание КОН и К2СO3 в растворе технического едкого калия, если этот раствор протитрован 0,0950 н. раствором HCl с применением двух индикаторов. Показания бюретки при титровании по фенолфталеину - 22,40 мл, показания бюретки при продолжении титрования из той же бюретки по метилоранжу - 25,80 мл.

8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Тема I. Электрохимические методы анализа. Потенциометрия и потенциометрическое титрование.

Электрохимические методы анализа основаны на электрохимических процессах, протекающих на границе двух фаз (электрод-раствор). Электрохимические измерения проводят прямыми и косвенными методами.

В прямых методах физическое свойство исследуемой системы является критерием содержания определяемого вещества.

В косвенных методах (титрование) определенные свойства служат указателем (подобно индикатору) конца реакции взаимодействия анализируемого вещества или его заместителя с титрантом.

Классифицируются электрохимические методы на основе физических свойств системы, интенсивность которых измеряется.

Одним из важнейших электрохимических методов является потенциометрия. В основе потенциометрии лежит определение активности (концентрации) вещества (иона), основанное на измерении электродвижущей силы (ЭДС) обратимых равновесных электрохимических систем, когда индикаторный электрод имеет равновесный (или близкий к равновесному) потенциал.

Индикаторный электрод должен быть обратим к определяемому иону, а в случае исследования окислительно-восстановительных систем он должен быть электронообратимым и изготавливаться из инертного материала (платина, графит, стеклографит). Измерения проводятся относительно электрода сравнения с помощью потенциометра постоянного тока с большим входным сопротивлением, благодаря чему исключаются электродные электрохимические реакции и возникновение тока в системе.

Пример.

Выбрать индикаторный электрод для титрования ионов Hg22+ роданидом аммония. Рассчитать величину скачка титрования 0,1 н. раствора нитрата ртути (I) 0,1 М раствором роданида аммония в пределах между недостатком и избытком титранта ±0,1% от эквивалентного количества.

Решение.

Поскольку в процессе титрования измеряется концентрация ионов ртути (I), то электрод должен быть из металлической ртути, на котором протекает электродная реакция: Hg22++2e?2Hg0. Для этой системы ?0(Hg22+/2Hg0)=+0,79 В (из справочника) и уравнение Нернста имеет вид: ?(Hg22+/2Hg0) = ?0(Hg22+/2Hg0) + (0,059/2)lg[Hg22+]. В начале скачка титрования концентрация определяемого иона составляет 0,1% от его исходной концентрации (без учета разбавления):

моль/л и

B.

После точки эквивалентности концентрация ионов ртути (I) определяется величиной произведения растворимости образующегося в результате реакции осадка роданида ртути (I) Ks(Hg2(SCN)2)=[Hg22+]?[SCN-]2 и избыточной концентрации роданид-ионов. Из справочника величина Ks(Hg2(SCN)2)=3?10-20.

В конце скачка тирования избыточная концентрация ионов SCN- составляет 0,1% от концентрации рабочего раствора (без учета разбавления):

моль/л, тогда

моль/л и

?(Hg22+/2Hg0)=0,79+(0,059/2)lg(3?10-12)=0,452 B.

Величина скачка титрования составляет D?=0,674-0,452=0,222 B.

Тема II. Полярография.

Метод основан на измерении силы тока, возникающего при электролизе растворов, с применением рабочего электрода очень маленького размера, чаще всего ртутного капающего; раствор должен содержать избыток индифферентного электролита (фон).

При изменении потенциала микроэлектрода меняется сила тока, проходящего через раствор. Зависимость силы тока от потенциала электрода, регистрируемая полярографом, называется полярограммой. При достижении определенного для каждого вещества значения потенциала происходит электровосстановление (или окисление) его, сопровождающееся увеличением силы тока в цепи, который приобретает практически постоянное значение, называемое предельным (диффузионным) током или высотой волны. Потенциал, при котором ток равен половине диффузионного, называется потенциалом полуволны (?1/2). По потенциалам полуволн определяют качественный состав раствора. Для количественных определений используют величину диффузионного тока id (высоту волны, h), которая прямо пропорциональна концентрации определяемого вещества id = k?C. Основой количественного полярографического анализа является уравнение Ильковича, выражающее связь диффузионного тока с концентрацией вещества, природой электрохимической реакции и характеристиками электрода. На основании этого уравнения проводится количественный анализ одним из обычных методов - калибровочного графика, стандартного раствора, добавок.

Пример.

При полярографировании 10,0 мл раствора никотинамида получена волна высотой 38 мм. После добавления к этому раствору 1,50 мл стандартного раствора, содержащего 2,00 мг/мл никотинамида, волна увеличилась до 80,5 мм. Рассчитать содержание препарата (мг/мл) в анализируемом растворе.

Решение.

Пусть взят для анализа объем анализируемого раствора Vx (мл) с определяемой концентрацией Сх (мг/мл), а высота волны, полученная при полярографировании этого раствора, равна hx (мм). После добавления к анализируемому раствору точно известного объёма стандартного раствор Vст (мл) с точно известной концентрацией Сст (мг/мл) высота волны увеличилась до hх+ст. Тогда концентрацию вещества в растворе после добавки Сх+ст можно выразить следующим образом:

В соответствии с уравнением Ильковича hx=k?Cx и hx+ст=k?Cx+ст. Подставив выражение для Сх+ст и решив совместно оба уравнения получим формулу для расчета концентрации определяемого вещества:

мг/мл.

Тема III. Амперометрическое титрование с одним индикаторным электродом.

Этот метод имеет те же теоретические основы, что и метод полярографии. Поскольку предельный диффузионный ток прямо пропорционален концентрации электроактивного вещества, то по его изменению в процессе титрования можно судить об изменении содержания в растворе определяемого вещества, титранта или продукта реакции. Точка эквивалентности находится графически по кривой титрования, отражающей изменение диффузионного тока в зависимости от объема титранта. Форма кривой титрования и характер перегиба на ней, соответствующего точке эквивалентности, прежде всего зависит от потенциала микроэлектрода.

Основным моментом является выбор потенциала для титрования, который должен соответствовать предельному току одного или двух участников химической реакции. Для этого необходимо четко представлять себе (уметь нарисовать) полярограммы определяемого вещества, титранта и продуктов реакции, если они электроактивны. Следует заметить, что в амперометрии наряду с ртутным капающим электродом, используемым в области отрицательных потенциалов (процессы восстановления), широко применяется вращающийся платиновый микроэлектрод, позволяющий работать при достаточно больших положительных значениях потенциала и исследовать процессы окисления.

Пример. Лекарственный препарат фитин количественно осаждается ионами свинца. На этой реакции основано амперометрическое определение фитина титрованием раствором нитрата свинца. На ртутном капающем электроде на фоне хлорида лития восстанавливаются и фитин (?1/2= -1,50 В) и ион свинца (?1/2= -0,43 В). Оценить возможность амперометрического титрования фитина раствором нитрата свинца при потенциалах -0,10 В, -0,80 В и -1,70 В. Какую форму имеют кривые титрования при этих потенциалах? Нарисовать кривые титрования.

Решение. Предельный диффузионный ток восстановления имеет место при потенциалах более отрицательных, чем потенциал полуволны. Поэтому при потенциале -0,10 В не восстанавливается и, следовательно, не дает ток ни одно из веществ, участвующих в реакции, что делает титрование при этом потенциале невозможным.

При потенциале -0,80 В электроактивным является ион свинца и имеет место диффузионный ток, обусловленный восстановлением этого иона (но не фитина). Поэтому при амперометрическом титровании до точки эквивалентности, пока в растворе отсутствуют ионы Pb2+, ток отсутствует; после точки эквивалентности ток возрастает пропорционально увеличению концентрации ионов свинца, накапливающихся в растворе при добавлении избытка титранта. Кривая амперометрического титрования при ? = -0,80 В приведена на рис.1.

При потенциале -1,70 В восстанавливается не только ион свинца, но и фитин, имеющий при этом потенциале предельное значение тока. В процессе титрования величина этого тока уменьшается пропорционально уменьшению концентрации фитина и становится практически равной нулю в точке эквивалентности. После точки эквивалентности в растворе появляются избыточные ионы свинца, концентрация которых возрастает по мере добавления титранта, что приводит к возрастанию силы тока. Кривая амперометрического титрования при ? = -1,70 В приведена на рис.2.

Тема IV. Кулонометрия.

Метод основан на измерении количества электричества, необходимого для полного окисления или восстановления определяемого вещества, и расчете его количества на основе закона Фарадея. Наиболее широко используются на практике два вида кулонометрии: прямая кулонометрия при постоянном потенциале и кулонометрическое титрование при постоянной силе тока. Первый из них применим для электрохимически активных веществ и основан на измерении количества электричества, необходимого для полного электропревращения определяемого вещества. Второй предполагает образование на электроде промежуточного вещества, которое химически взаимодействует с находящимся в растворе определяемым веществом. Количество электричества определяется по времени, затраченному на образование (генерирование) этого промежуточного вещества (титранта) от начала электролиза до окончания химической реакции в растворе.

Характерной особенность кулонометрии является то, что этот метод, в отличие от других физико-химических методов анализа, не требует для своего осуществления стандартных или титрованных растворов, так как здесь измеряется количество электричества, а не какое-либо свойство, связанное функциональной зависимостью с концентрацией вещества. Главными моментами в прямой кулонометрии при постоянном потенциале является выбор потенциала электрода, определение момента окончания электролиза и способ определения количества электричества. Основным в кулонометрическом титровании является способ установления момента окончания химической реакции в растворе, для чего применяют как визуальные индикаторы, так и различные физико-химические методы (потенциометрия, амперометрия с двумя индикаторными электродами, фотометрия).

Пример. На кулонометрическое титрование раствора аскорбиновой кислоты йодом, генерируемым из иодида калия током силой 5,00 мА, потребовалось 520 с. Рассчитать массу аскорбиновой кислоты в анализируемом растворе. Предложить способ фиксирования конечной точки титрования.

Решение. Количество электричества, затраченное на окисление иодида и, соответственно, аскорбиновой кислоты Q=i?t=5,00?520 = 2600 мКл. По закону Фарадея масса определяемого вещества рассчитывается по формуле m(X)=Q·M(X)/F·n, где: Q - количество электричества, затраченное на электролиз, Кл; М - молярная масса определяемого вещества, г/моль; F - число Фарадея, равное 96500 Кл/моль; n - число электронов, участвующих в электрохимической реакции. Аскорбиновая кислота окисляется йодом до дигидроаскорбиновой кислоты с отдачей двух электродов, следовательно, её масса в растворе равна m=2600·176,13/96500·2=2,37 мг.

Конечная точка титрования определяется по появлению избытка йода в растворе. Следовательно, фиксировать её можно визуально с помощью крахмала, добавленного в анализируемый раствор (появление синей окраски), амперометрически с ртутным капающим или платиновым микроэлектродом по появлению предельного тока йода, потенциометрически по резкому увеличению потенциала платинового электрода.

Тема V. Хроматографические методы анализа.

Хроматография представляет собой метод разделения смеси веществ, основанный на различиях их физических или химических свойств, влияющих на распределение веществ между двумя фазами в условиях направленного движения одной (подвижной) фазы относительно другой (неподвижной). Хроматография может быть использована в аналитических, для установления качественного и (или) количественного состава смесей, или препаративных, для очистки или концентрирования веществ, целях. Существует ряд классификаций хроматографии в зависимости от используемых подвижных и неподвижных фаз, целей (препаративная, аналитическая, количественная, качественная), механизмов удерживания (адсорбционная, распределительная, ионообменная, эксклюзионная), вариантов проведения (колоночная, насадочная, капиллярная, плоскостная) и т.д., например:

ФазаНазваниеподвижнаянеподвижнаяпо агрегатному состояниюпо механизму удерживаниягазтвердаягазо-адсорбционнаяадсорбционнаяжидкостьтвердаяжидкостно-адсорбционнаягазжидкаягазо-жидкостнаяраспределительная или абсорбционнаяжидкостьжидкаяжидкость-жидкостнаяраспределительная или абсорбционнаяжидкостьионитионообменнаяКачественной характеристикой в хроматографии является какой-либо параметр удерживания (время, объем, расстояние, фактор удерживания) или специфический отклик в процессе детектирования (цвет пятна, наличие сигнала селективного детектора и др.). В большинстве практически используемых количественных определений наблюдается линейная зависимость сигнала детектора от количества определяемого вещества в пробе. При хроматографическом анализе применяются методы внешнего стандарта, калибровки, внутреннего стандарта, абсолютной калибровки, метод добавок, внутренней нормализации.

Плоскостная (тонкослойная и бумажная) хроматография.

Тонкослойная хроматография проводится в тонком слое какого-либо сорбента, нанесенного на стеклянную или металлическую пластинку. Она применяется для быстрого разделения веществ, которое может быть основано на адсорбции, абсорбции или ионном обмене в зависимости от характера сорбента и растворителей. Разделение веществ методом распределительной хроматографии на бумаге основано на различии коэффициентов распределения этих веществ между двумя несмешивающимися жидкостями, одна из которых находится в виде неподвижной фазы в порах бумаги (чаще всего вода).

Качественной характеристикой в плоскостной хроматографии является фактор удерживания Rf, который определяется как отношение расстояния на бумаге (пластинке) от стартовой линии до центра пятна компонента к расстоянию от старта до фронта растворителя. Чем сильнее взаимодействует вещество с сорбентом, тем меньше значение Rf. Полуколичественные определения проводят на основании интенсивности пятен или их площади на бумаге или пластине.

Пример 1.

При хроматографировании на бумаге величины Rf составили для вещества A 0,42, для вещества B 0,34, для вещества C 0,76. Какое из указанных веществ присутствует в исследуемом растворе, если в тех же условиях при пробеге растворителя 9,5 см пятно оказалось на расстоянии 3,2 см от старта?

Решение.

Рассчитываем величины фактора удерживания в анализируемой смеси

.

Наиболее близкое значение Rf=0,34 имеет вещество B, следовательно, исследуемый раствор содержит только B.

Ионообменная хроматография.

В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый обмен между ионами анализируемого раствора и ионогенными группами сорбента (ионита). Иониты представляют собой, как правило, полимерные органические соединения, содержащие функциональные группы, способные к обмену ионов. Иониты, способные к обмену катионов, называют катионитами (содержат сульфо-, карбоксильные, оксифенильные и другие аналогичные группировки). Аниониты - это ароматические или алифатические амины, а также четвертичные аммониевые основания, привитые к полимерной основе. Катионит, содержащий обменные ионы водорода, называют Н-формой катионита. Может быть катионит в солевой форме, когда он содержит способные к обмену катионы металлов. Анионит может находиться в ОН-форме или в форме, называемой хлоридной, карбонатной и др.

Важным понятием в ионном обмене является обменная емкость, которая выражается максимальным количеством миллимоль эквивалентов ионов, которое может быть поглощено одним граммом ионита (измеряется ммоль/г). Различают динамическую и статическую обменную емкость. Последнюю определяют путем настаивания ионита с известным количеством кислоты или щелочи.

Пример 2.

Рассчитать статическую обменную емкость анионита, если навеска его 1,054 г была залита 100,0 мл NaOH 0,09567 н. раствора, а на титрование 25,00 мл раствора после установления равновесия потребовалось 17,80 мл 0,09051 н. раствора HCl.

Решение.

Реакцию ионного обмена можно представить себе, например, так:

[RNH3]+Cl- + OH- = [RNH3]+OH- + Cl-.

Для определения обменной емкости было всего добавлено 100,0·0,09567 ммоль NaOH. По окончании реакции в 25,00 мл раствора осталось 17,80?0,09051 ммоль щелочи, а в 100,0 мл - 17,80?0,09051?4 ммоль. Вступило в реакцию обмена (100,0?0,09567?17,80?0,09051?4) ммоль щелочи. Тогда статическая обменная емкость:

ммоль·г-1.

Газовая хроматография.

Газовая хроматография применяется для разделения и анализа газов, жидкостей и твердых веществ с молярными массами приблизительно до 400-500 г/моль. В отличие от других видов хроматографии, ГХ проводится при строго контролируемой температуре от 3000С до отрицательных значений. При выходе из колонки детектором фиксируется какое-либо физическое или физико-химическое свойство элюата, зависящее от наличия в нем анализируемых веществ, и записывается в виде хроматограммы, которая имеет вид пиков (в большинстве случаев).

Качественной характеристикой в газовой хроматографии является время удерживания, относительное время удерживания, объем удерживания, относительный объем удерживания, расстояние удерживания на хроматограмме, индекс удерживания и др. Для количественного анализа применяются несколько различных приемов: метод абсолютной калибровки, метод внутреннего стандарта, метод простой нормировки, метод внутренней нормировки. Все они основаны на измерении какого-либо параметра (площади пика, высоты пика, произведения времени удерживания на высоту пика и т.д.), пропорционального концентрации.

Пример 3.

Рассчитать состав смеси толуола и м-ксилола в %, если площади пиков этих веществ (в мм2) составляют соответственно 2810 и 3050. Массовые поправочные (калибровочные) коэффициенты соответственно равны 1 и 0,98.

Решение.

Поскольку здесь даны поправочные коэффициенты, речь идет о методе внутренней нормировки. Измеряемым параметром здесь являются площади пиков. Суммарное содержание обоих компонентов тогда: 2810?1+3050?0,98. Процентное содержание

толуола: ,

м-ксилола: .

Тема VI. Фотометрические методы анализа.

Фотометрические методы анализа основаны на способности веществ селективно (т.е. при определенных длинах волн) поглощать электромагнитное излучение (ЭМИ) в видимой (400-750 нм) и ультрафиолетовой (УФ) области (185-400 нм) спектра. Причиной поглощения (абсорбции) ЭМИ является переход молекул в возбужденное состояние за счет изменения энергии электронов. Зависимость интенсивности поглощения, которая характеризуется величинами оптической плотности А=lg(l0/l) и пропускания Т=(l/l0)·100% и длиной волны ЭМИ (l, нм) называется электронным спектром поглощения (ЭСП). Максимум на кривой А=f(l) и минимум на кривой Т=f(l) соответствует длинам волн собственного (характеристического) поглощения анализируемого вещества.

Методы фотометрического анализа подразделяются на две группы:

) спектрофотометрия - метод основан на измерении поглощения монохроматического излучения с определенной длиной волны (получают с помощью монохроматора);

) фотоколориметрия - метод основан на измерении поглощения полихроматического излучения, т.е. пучка света с близкими длинами волн (получают с помощью светофильтров).

Спектрофотометрия является наиболее строгим и точным методом, фотоколориметрия применяется в основном для анализа окрашенных растворов. Основой количественного фотометрического анализа является основной закон светопоглощения Бугера-Ламберта-Беера (БЛБ), который связывает интенсивность поглощения с концентрацией вещества в анализируемом растворе (С) и толщиной поглощающего слоя (кюветы, l в см). В логарифмической форме этот закон имеет вид: А=k·С·l, где k - коэффициент поглощения, характерный для данного вещества при определенной длине волны. Если концентрация выражена в моль/л, то k называется молярным коэффициентом поглощения (e, моль-1·л·см-1), если в г/л - массовым (а, г-1·л·см-1).

Как видно из закона БЛБ, непосредственно измеряемая на приборе величина оптической плотности при определенной длине волны (светофильтре) и толщине кюветы прямо пропорциональна концентрации, что позволяет применять при количественном фотометрическом анализе методы калибровочного графика, стандартного раствора и добавок. При количественных измерениях величина оптической плотности анализируемых и стандартных растворов должна находится в интервале от 0,2 до 0,8, что обеспечивает наибольшую точность определений.

Пример 1.

Во сколько раз уменьшится интенсивность света при прохождении его через 5·10-4 М раствор вещества в кювете толщиной 10 мм, если молярный коэффициент поглощения вещества равен 2·103 моль-1·л·см-1?

Решение.

В соответствии с законом БЛБ A=lg(l0/l)=e·С·l=2·103·5·10-4·1=1, следовательно l0/l=101=10, т.е. интенсивность света уменьшится в 10 раз.

Пример 2.

При фотометрировании стандартного раствора вещества (М=289 г/моль) с концентрацией 2·10-4 моль/л получена величина оптической плотности 0,392. Рассчитать величины молярного и массового коэффициентов поглощения вещества и определить концентрацию этого вещества в анализируемом растворе, оптическая плотность которого равна 0,568.

Решение.

Исходя из основного закона светопоглощения, = Aст/(Cст·l) = 0,392/(2·10-4·2) = 980 моль-1·л·см-1.

Тогда, а = e/М = 980/289 = 3,39 г-1·л·см-1. Рассчитать концентрацию вещества в анализируемом растворе можно непосредственно по закону БЛБ Сx=Ах/(e·l)=0,568/(980·2)=2,9·10-4 моль/л, либо по методу стандартного раствора (стандарта) Сх=Сст·Ах/Аст=2·10-4·0,568/0,392=2,9·10-4 моль/л.

Пример 3.

При фотоколориметрическом определении Fe3+ с сульфосалициловой кислотой из стандартного раствора с содержанием железа 10 мг/мл приготовили ряд стандартных растворов в мерных колбах вместимостью 100 мл, измерили оптическую плотность полученных растворов и получили следующие данные:

Vст, мл1,02,03,04,05,0А0,120,250,370,500,62

Построить калибровочный график, определить концентрацию Fe3+ и рассчитать его массу в 250 мл анализируемого раствора, если оптическая плотность этого раствора равна 0,30.

Решение.

Строим калибровочный график А=f(C, мг/мл) и по нему находим концентрацию ионов железа 0,24 мг/мл, а затем рассчитываем массу железа в анализируемом растворе m(Fe3+)=C(Fe3+)·Vр-ра·M(Fe3+)=0,24·0,250 = 60 мг = 0,060 г.

9. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по теме «Инструментальные методы анализа» (контрольная работа № 3)

. Оптическая плотность при некоторой длине волны найдена равной А=0,562. Рассчитайте пропускание Т того же раствора в процентах

lgT=A-2.

. Удельная и эквивалентная электропроводность водного раствора хлорида бария при 250С равны соответственно 1,191?10-3 Ом-1?см-1 (за вычетом электропроводности чистой веды) и 119,1 Ом-1?см-1?моль-1. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и молярную концентрацию хлорида бария в анализируемом растворе.

.

. Кулонометрическое титрование 4,00 мл анализируемого раствора перманганата калия KMnO4 провели электрогенерированным железом (II) при постоянном токе i=50 мА в присутствии индикатора ферроина. Окраска раствора изменилась через 386 с. Рассчитайте молярную концентрацию перманганата калия в анализируемом растворе.

.

. Для определения уксусной кислоты в ацетонитриле использовали метод кулонометрического титрования с помощью ионов ОН-, образующихся при электролизе воды в катодном пространстве. Какова молярная концентрация СН3СООН, если сила тока 25 мА, время электролиза 85 с, объем исследуемого раствора 60,0 см3.

. При амперометрическом титровании 10 см3 раствора цинка свежеприготовленным раствором К4[Fe(CN)6] с титром по цинку 0,002445 г/мл при Е=-1,46 В получены следующие данные:

Объем титранта, см300,20,40,51,01,52,02,53,0Ток, мкА6060606161120176230285

Построить график и определить молярную концентрацию цинка в исследуемом растворе.

. Определить нормальную концентрацию свинца, если при амперометрическом титровании 10,0 см3 этого раствора с помощью сульфата калия с титром 5,34?10-3 г/мл при Е=1,0 В получили следующие данные:

Объем титранта, см300,51,01,52,02,5Ток, мкА215163113604039

297. Определить степень диссоциации 0,1 М раствора HIO3, если удельная электропроводность этого раствора 4,02?10-3 Ом-1?см-1, а подвижности ионов , .

; ; .

. Рассчитать массовую долю гексана, гептана и октана в смеси по методу внутренней нормализации (нормировки), если площади их пиков на хроматограмме равны 305, 508 и 122 мм2 соответственно.

и т.д.

. Вычислить высоту, эквивалентную теоретической тарелке, если время удерживания некоторого компонента составляет 4 мин 40 с, а ширина пика на половине его высоты 34 с, длина колонки а) 3 м, б) 15 см. В каком случае реализован вариант высокоэффективной хроматографии?

, ,

где H - высота, эквивалентная теоретической тарелке,R - время удерживания, ?1/2 - полуширина пика.

. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента ионов меди в растворе, если при анализе 15 мл этого раствора высота полярографической волны восстановления Cu2+ (h) составила 20,00 мм, а после добавления 2,0 мл стандартного 0,0530 н. раствора хлорида меди (II) высота увеличилась до 24,3 мм.

.

. Оптическое поглощение раствора окрашенного соединения железа, содержащего 1 мг/дм3 Fe3+ в монохроматическом свете в кювете с толщиной 3 см, равно 0,450. Определите молярное поглощение Fe3+ в этом соединении.

Ответ: 8400.

. Оптическое поглощение раствора вещества в кювете с l=3 см равно 0,750. Стандартный раствор, содержащий 5 мг/дм3 этого же вещества, имеет Аст=0,550 в кювете с l=5 см. Определите концентрацию раствора (в мг/дм3).

Ответ: 11,36 мг/дм3.

. Определите концентрацию рутина (витамина Р) (в моль/дм3 и мг/дм3), если оптическое поглощение анализируемого раствора А=0,780, а стандартного 6,1?10-5 М раствора Аст=0,650 при 258 нм (Мрутина=610 г/моль).

Ответ: 7,32?10-5 моль/дм3; 44,7 мг/дм3.

. При анализе салициловой кислоты (о-оксибензойная) на чистоту в тонком слое окиси алюминия в системе растворителей - петролейный эфир - этилацетат - уксусная кислота (85:10:5) и при проявлении в парах йода было получено два пятна с Rf, равным 0,63 и 0,72, и относительной интенсивностью 20:1. Определить, какое вещество и в каком количестве (в %) содержит салициловая кислота в виде примеси, если для данной системы имеем:

вещество - Rf

салициловая кислота - 0,63

эфир салициловой кислоты - 0,72

м-оксибензойная кислота - 0,82оксибензойная кислота - 0,90.

. Рассчитайте ОB потенциал редокс-пары IO3-,Н+/I- в водном растворе, для которого рН=2, а активности окисленной и восстановленной форм равны 1?10-4 и 1?10-2 моль/л соответственно. Стандартный ОB потенциал данной редокс-пары при комнатной температуре равен 1,08 В; число электронов, принимающих участие в ОB процессе, равно n=6.

Ответ: 0,94 B.

. Рассчитайте молярное поглощение окрашенного раствора Fe3+ с сульфосалициловой кислотой, содержащего 4?10-3 г/дм3 Fe3+, если толщина слоя 2 см, а оптическое поглощение 0,56.

Ответ: 4?103.

. Как изменится потенциал электрода, погруженного в раствор, содержащий хлорат-ионы ClO3- и хлорид-ионы Cl- при их одинаковых активностях, если рН этого раствора уменьшить от 5 до 1? Стандартный ОB потенциал редокс-пары ClO3-,H+/Cl- при комнатной температуре Е0=1,45 В; n=6.

Ответ: потенциал возрастет на 0,24 В.

. Вычислите концентрацию ионов серебра над осадком при 200С, если потенциал серебряного электрода, опущенного в раствор, равен 0,418 В по отношению к стандартному водородному электроду.

Ответ: 2,63?10-7 моль/дм3.

. Определите концентрацию Cu2+ (в моль/дм3 и мг/дм3), если оптическое поглощение раствора аммиаката меди в кювете с l=2 см составляет 0,254, а молярное поглощение 423,3.

Ответ: 3?10-4 моль/дм3; 19,2 мг/дм3.

. Вычислите реальный электродный потенциал медного электрода, опущенного в 0,02 н. раствор соли меди при 300С, относительно стандартного водородного электрода.

Ответ: +0,294 В.

. Вычислите ПРAgCl при 250С, если реальный электродный потенциал серебряного электрода, опущенного в насыщенный раствор AgCl, равен 0,518 В относительно водородного электрода.

Ответ: 1,69?10-10.

. Величина пропускания стандартного раствора рибофлавина с концентрацией 5?10-2 мг/мл при толщине кюветы 1 см составила 47,2%. Рассчитать концентрацию рибофлавина и его массу в 50 мл анализируемого раствора, если при его фотометрировании в тех же условиях получено Т=32,7%. Чему равны значения массового и молярного коэффициентов поглощения рибофлавина (М=376 г/молъ).

. Вычислите потенциал алюминиевого электрода в растворе, содержащем 13,35 г AlCl3 в 500 см3 раствора, при 300 С относительно водородного электрода.

Ответ: 1,656 В.

. Реальный ОВ потенциал редокс-пары Sn4+/Sn2+ при комнатной температуре равен 0,2 В. Рассчитайте, чему равно отношение активностей окисленной и восстановленной форм a(Sn4+)/a(Sn2+)в данном растворе. Стандартный ОВ потенциал указанной редокс-пары Е0=0,15 В.

Ответ: 50.

. Для стандартных растворов кофеина, теобромина, теофиллина рассчитали значения факторов удерживания: Rf кофеина = 0,873, Rf теобромина = 0,653, Rf теофиллина =0,461. Определить качественный состав анализируемой смеси, если на её хроматограмме растворитель прошел расстояние 4,5 см, а также имеются два пятна на расстоянии 3,93 и 2,1 см от линии старта.

. Рассчитать массу рутина (витамин Р, М=610 г/моль), которая содержится в 250 мл раствора, если оптическая плотность этого раствора при длине волны 258 нм и толщине кюветы 50 мм равна 0,780, а стандартного 6,1?10-5 М раствора - 0,650. Чему равны значения молярного и массового коэффициентов поглощения рутина?

. При хроматографировании на бумаге величины Rf составили для фенобарбитала 0,5, для барбитала 0,7, для этаминала натрия 0,95. Какой из указанных барбитуратов присутствует в исследуемом растворе, если в тех же условиях при пробеге растворителя 12 см пятно оказалось на расстоянии 8,2 см от старта?

. Определите содержание Fe3+ (в мг/дм3), если оптическое поглощение раствора соли Fe3+ с сульфосалициловой кислотой в кювете толщиной 2 см равно 0,44. Оптическое поглощение стандартного раствора, содержащего 2 мг/дм3, равно 0,28.

Ответ: 3,14 мг/дм3.

. При каком значении рН водного раствора реальный ОB потенциал редокс-пары BrO3-,H+/Br- в кислой среде составляет Е=1,28 В при комнатной температуре, если активности окисленной и восстановленной форм одинаковы a(BrO3-)=а(Br-). Стандартный ОВ потенциал данной редокс-пары равен Е0=1,45 В; n=6.

Ответ: 2,88.

. Покажите, можно ли в стандартных состояниях веществ осуществить реакцию окисления хлорид-ионов Cl- ионами церия (IV). Стандартные ОВ потенциалы редокс-пар Се4+/Се3+ и Cl2/Cl- равны соответственно Е0=1,77 В и Е0=1,36 В.

Ответ: можно, т.к. ЭДС реакции положительна.

. Рассчитайте константу равновесия реакции

MnO4- + 5Br- + 8H+ = Mn2+ + 2,5Br2 +4H2O,

протекающей при комнатной температуре. Стандартные ОВ потенциалы редокс-пар MnO4-,H+/Mn2+ и Br2/Br- - равны соответственно 1,51 и 1,087 В.

Ответ: 7?1035.

. Определите содержание меди (в %) в 10 г образца, 1 г которого растворили в мерной колбе вместимостью 100 см3. Оптическое поглощение полученного раствора в кювете с толщиной слоя 3 см составило 0,675, а ? =4,5?104.

Ответ: 3,2?10-3%.

. Оптическая плотность стандартного раствора рибофлавина с концентрацией 2,5?10-2 мг/мл при толщине кюветы 1 см составила 0,324. Рассчитать концентрацию рибофлавина и его массу в 50 мл анализируемого раствора, если при его фотометрировании в тех же условиях получено значение А=0,486. Чему равны значения массового и молярного коэффициентов поглощения рибофлавина (М=376 г/моль).

. Рассчитайте константу равновесия К реакции Sn2++2Се4+=Sn4++2Ce3+, протекающей в водном растворе при комнатной температуре. Стандартные ОВ потенциалы редокс-пар Се4+/Ce3+ и Sn4+/Sn2+ при комнатной температуре соответственно равны 1,77 и 0,15 В.

Ответ: К=8,2?1053.

. Оцените полноту окисления железа (II) при комнатной температуре двумя разными окислителями: раствором сульфата церия (IV) и раствором азотной кислоты HNO3. Стандартные ОВ потенциалы редокс-пар Се4+/Се3+; Fe3+/Fe2+ и NO3-,H+/NO равны соответственно 1,77, 0,77 и 0,96 В при комнатной температуре.

Ответ: К1/К2=8,9?1016/4,6?109=1,9?107.

. Рассчитайте константу равновесия реакции 2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O при комнатной температуре. Стандартные ОВ потенциалы редокс-пар I2/2I- и H2O2,H+/Н2O равны 0,621 и 1,77 В соответственно.

Ответ: 1039.

. При определении адипиновой кислоты в продукте гидрокарбоксилирования бутадиена методом бумажной хроматографии полученные пятна проявили метиловым красным, вырезали, высушили и взвесили. Для стандартных смесей с различным содержанием адипиновой кислоты получили данные:

Масса кислоты, мкг5101520Масса бумаги с пятном61106146186

Навеску анализируемого образца массой 150 мг растворили в 20 мл воды и пробу полученного раствора 0,05 мл хроматографировали. Масса полученного пятна составила 107 мг. Определить массовую долю адипиновой кислоты в анализируемом продукте.

. Вычислите потенциал кадмиевого электрода в 0,05 н. Cd(NO3)2 относительно стандартного водородного электрода при 250С.

Ответ: 0,447 В.

. Рассчитайте реальный ОВ потенциал электрода, опущенного в раствор, в котором активности MnO4- и Mn2+ одинаковы, а рН=1. Стандартный ОВ потенциал редокс-пары MnO4-,H+/Mn2+ равен Е0=1,51 В при комнатной температуре.

Ответ: 1,42 В.

. Покажите, можно ли в стандартных состояниях веществ окислить хлорид-ионы Cl- перманганат-ионами MnO4- в кислой среде при комнатной температуре. Стандартные ОВ потенциалы редокс-пар MnO4-, H+/Mn2+ и Cl2/Cl- равны соответственно 1,51 и 1,36 В.

Ответ: можно, т.к. ?>0.

. Рассчитать массу рутина (витамин Р, М=610 г/моль), которая содержится в 250 мл раствора, если величина пропускания этого раствора при длине волны 256 нм и толщине кюветы 50 мм равна 16,6%, а стандартного 6,1?10-5 М раствора - 28,2%. Чему равны значения молярного и массового коэффициентов поглощения рутина?

. Определите содержание Fe3+ (в мг/дм3), если оптическое поглощение его раствора с сульфосалициловой кислотой равно 0,45 в кювете толщиной 2 см, а ?=4?103.

Ответ: 3,13 мг/дм3.

. Вычислите молярное поглощение раствора аммиаката меди (II), если оптическое поглощение его, содержащего 9,6 мг/дм3 Cu2+, в кювете толщиной 2 см равно 0,127.

Ответ: 423,3.

. Рассчитайте ОB потенциал редокс-пары Fe3+/Fe2+ при комнатной температуре при следующих условиях: а) активности окисленной и восстановленной форм равны: a(Fe3+)=a(Fe2+); б) отношение активностей а(Fe3+):a(Fe2+)=10; в) отношение активностей a(Fe3+):a(Fe2+)=0,1. Стандартный ОB потенциал данной редокс-пары при комнатной температуре равен Е0=0,771 В.

Ответ: 0,771; 0,830; 0,712 В.

. При хроматографировании на пластинках «Силуфол» и при использовании в качестве подвижной фазы смеси хлороформ-метанол (9:1) амидопирин, бутадион и димедрол имеют величины Rf, равные 0,60; 0,05; 0,95 соответственно. Какие из перечисленных лекарственных веществ содержатся в неизвестной смеси, если при ее хроматографировании в тех же условиях получены два пятна на расстоянии 4,8 см и 4 мм от стартовой линии, а растворитель прошел 8,0 см. Нарисовать вид хроматограммы.

. Для определения меди в препарате из навески его массой 0,325 г после растворения и обработки избытком аммиака было получено 250 мл окрашенного раствора, оптическая плотность которого в кювете с толщиной слоя 20 мм при длине волны = 620 нм равна 0,254. Рассчитать массовую долю меди в препарате, если молярный коэффициент поглощения аммиаката меди равен 423 моль-1?л?см-1.

. На пластинке силуфола после элюирования получили три пятна на расстоянии 24,37 и 49 мм. Растворитель «ушел» на 61 мм. Нарисовать хроматограмму, полученную на фотоденситометре.

. При хроматографировании на бумаге величины Rf составили для фенобарбитала 0,3, для барбитала 0,6, для этаминала натрия 0,85. Какой из указанных барбитуратов присутствует в растворе, если в тех же условиях при пробеге растворителя 14 см пятно оказалось на расстоянии 11,8 см от старта?

. Рассчитать массовую долю меди в препарате, если 1 г препарата растворили в мерной колбе вместимостью 100 мл в присутствии 8-оксихинолина, и оптическая плотность при длине волны 410 нм и толщине поглощающего слоя 30 мм составила 0,675. Молярный коэффициент поглощения комплекса меди с 8-оксихинолином равен 5,2?103 моль-1?л?см-1.

. Определите ОВ потенциал редокс-пары BrO3-,H+/Br-, если концентрации c(BrO3-)=c(Br-)=c(H+)=0,01 моль/л, а стандартный ОВ потенциал этой редокс-пары при комнатной температуре Е0=1,45 В. ОВ-полуреакция может быть представлена в виде: BrO3- + 6H+ + 6? = Br- + 3H2O.

Коэффициенты активности ионов принять равными единице.

Ответ: 1,33 В.

10. ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Номер вариантаНомер контрольного заданияНомер задач, относящихся к данному заданию011182230467275104117122128213115416217518221924026627928732912983033053210211520273451679310611013021321511641761922062532642752893301304307323324031112536546977102115119129213315216517819522024225426728033023083153253310411728404853709099105121213415316318019122223425626527633033103173263320511621385066818910111812321351551671812072302412632772903306311327328333061142335496368839411612421361561681771932172522682812883309313329335336071131939446278809110012721371571721902182432552692712863312314330337339081112633416082951031141202138158169189221235245255274285331231933433833909110212742567995107117124213915917018620822324425427028432923163183203401018243540526784108119129214016017919421422423825726627332912973053233241115122537415385941011182141155168180196210237251262272329830130832633112146233749557610210912621421581711881982092262462582823302304310328332131271226505764871041212143151161183201211236250259278330330431132933314113202943637179105122214415316618119221222024626528033063133153303361511319303955768310011512321451521671751942052162562722833309314317334339161142234486481971061161282146156171184199213222247261276331631831932734017115243144476286103112130214715916618319720425327528329033013073213223381811628335165749010912512721481601822032152282492602812893292302308323324191172938426574911081111202149173185193208224267277285288329730331032533120118314552577784981101132150164176185202211239248270284329830631132633221116213450618296101119213116117218620021322525726427433043093133283332212112140627088991041212132163177187196221241258269282331231431532933623141225496775931061221282133162170184201212238240248268331631731933033924151924365463809210011721341571651741902022172232522733318320322327334251826354151607392991202135151163180191209243263275289329130533533934026110223243596675861021232136156167187195219235251268277330130733433633727111233647546168749811821371601701891972182302442612783302308329332338281132733384678961071131242138153169178185199204224270282329230631032333029129152939617684941052139154166182195214240256262271329231631832034030142837465264778897111214015217419621021923424525526932912973053233243115192532384863808910421411641731881972072332592712833298301308326331321820274047557792108130214216117919820922524626527228633023043103283323311022323550586698110115214315416918820622225026427428833033043113293333411121293649708393100119214416819020021824225326328128733063133153303363511323313948566585991062145165178194215243261273279290330931431733433936114243341465666819111721461551711812052362542662762863316318319327340371152634425261688810111621471621732022262492572672782873301307321322338381162837475160717810712421481571741832032112282522622803292302308323324391173043536976869210210821491581661791912002122312442603291298303305321401183142535964809096114215016518419921324125827928429033013043073233244111202536455362871001052131160175184204220233244259278330230831532533142123039576377901011091232132156168178192210228242256269330331031732633243141926324552677110312221331641711831972052162472622823306311327328333441521334754647182951072134144167176198206239251260275330931332933533645182234385662739110311621351451571721932072212532662813312314330337339461102028404968829410912121361461771862082292452542632833312319334338339471112337415869728910211021371471661812012122342572652763297303310325331481132435445173859611212721381481581762082172492642792873298306311326332491527434859697089971202139150159170182195209232251270330430931332833350182938495766728710411321401491721891932222432552672773312314315329336511122335058758495109115214115016918019621824625826828033163173193303395211124364760718697102125214215217318519821022323124828433183203223273345311326324150596788100114214316317719120622024725026127132913053353393405411425394955657289991242144158167179194209218241254268330130733433633755116304654628397105113126214515316418020321122125126627833023083293323385611720374359718497106110214616517619521924325827127928832923063103233305711823313944536380118125214716117219320221422624026728133093133293353365811319334258668410711321481621781822062162312532692803312314330337339591224344153688399116126214916317118319620723225327028733123193343383396015213140566984101111122215168175192205222245263272286329830631132633261146233749557610210912621421581711881982092262462582823302304310328332621271226505764871041212143151161183201211236250259278330330431132933363113202943637179105122214415316618119221222024626528033063133153303366411319303955768310011512321451521671751942052162562722833309314317334339651142234486481971061161282146156171184199213222247261276331631831932734066115243144476286103112130214715916618319720425327528329033013073213223386711628335165749010912512721481601822032152282492602812893292302308323324681172938426574911081111202149173185193208224267277285288329730331032533169118314552577784981101132150164176185202211239248270284329830631132633270116213450618296101119231316117218620021322525726427433043093133283337112112140627088991041212132163177187196221241258269282331231431532933672141225496775931061221282133162170184201212238240248268331631731933033973151924365463809210011721341571651741902022172232522733318320322327334741826354151607392991202135151163180191209243263275289329130533533934075110223243596675861021232136156167187195219235251268277330130733433633776111233647546168749811821371601701891972182302442612783302308329332338771132733384678961071131242138153169178185199204224270282329230631032333078129152939617684941052139154166182195214240256262271329231631832034079142837465264778897111214015217419621021923424525526932912973053233248015192532384863808910421411641731881972072332592712833298301308326331811820274047557792108130214216117919820922524626527228633023043103283328211022323550586698110115214315416918820622225026427428833033043113293338311121293649708393100119214416819020021824225326328128733063133153303368411323313948566585991062145165178194215243261273279290330931431733433985114243341465666819111721461551711812052362542662762863316318319327340861152634425261688810111621471621732022262492572672782873301307321322338871162837475160717810712421481571741832032112282522622803292302308323324881173043536976869210210821491581661791912002122312442603291298303305321891183142535964809096114215016518419921324125827928429033013043073233249011202536455362871001052131160175184204220233244259278330230831532533191123039576377901011091232132156168178192210228242256269330331031732633292141926324552677110312221331641711831972052162472622823306311327328333931521334754647182951072134144167176198206239251260275330931332933533694182234385662739110311621351451571721932072212532662813312314330337339951102028404968829410912121361461771862082292452542632833312319334338339961112337415869728910211021371471661812012122342572652763297303310325331971132435445173859611212721381481581762082172492642792873298306311326332981527434859697089971202139150159170182195209232251270330430931332833399182938495766728710411321401491721891932222432552672773312314315329336100112233505875849510911521411501691801962182462582682803316317319330339ПРОГРАММА ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

с курсом инструментальных методов анализа для студентов фармацевтических вузов (факультетов)

Аналитическая химия (аналитика) и химический анализ. Основные понятия аналитической химии (аналитики): метод анализа вещества, методика анализа, качественный химический анализ, количественный химический анализ, элементный анализ, функциональный анализ, молекулярный анализ, фазовый анализ.

Основные разделы современной аналитической химии.

Применение методов аналитической химии в фармации. Фармацевтический анализ. Фармакопейные методы.

Аналитические признаки веществ и аналитические реакции. Типы аналитических реакций и реагентов. Характеристика чувствительности аналитических реакций (предельное разбавление, предельная концентрация, минимальный объём предельно разбавленного раствора, предел обнаружения, показатель чувствительности).

Подготовка образца к анализу. Средняя проба. Отбор средней пробы жидкости, твёрдого тела (однородного и неоднородного вещества), Масса пробы. Растворение пробы (в воде, в водных растворах кислот, в других растворителях), обработка пробы насыщенными растворами соды, поташа или её сплавление с солями.

Краткий исторический очерк развития аналитической химии (аналитики): качественный химический анализ, количественный химический анализ, органический элементный анализ, физические и физико-химические (инструментальные) методы анализа (оптические, хроматографические, электрохимические).

ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ (АНАЛИТИКИ)

титриметрический раствор аналитическая химия спектральный

Некоторые положения теории растворов электролитов и закона действующих масс, применяемые в аналитической химии (в аналитике).

Некоторые положения теории растворов электролитов. Сильные и слабые электролиты. Общая концентрация и активности ионов в растворе. Ионная сила (ионная крепость) раствора. Влияние ионной силы раствора на коэффициенты активности ионов. Характеристика рН водных растворов электролитов.

Применение закона действующих масс в аналитической химии (в аналитике). Химическое равновесие. Константа химического равновесия (истинная термодинамическая, концентрационная). Условная константа химического равновесия.

Гетерогенные равновесия в системе осадок - насыщенный раствор малорастворимого электролита и их роль в аналитической химии (в аналитике).

Гетерогенные равновесия в аналитической химии. Способы выражения растворимости малорастворимых электролитов. Произведение растворимости малорастворимого сильного электролита. Условие образования осадков малорастворимых сильных электролитов. Дробное осаждение и дробное растворение осадков. Перевод одних малорастворимых электролитов в другие. Влияние посторонних электролитов на растворимость малорастворимых сильных электролитов (влияние добавок электролита с одноимённым ионом, влияние добавок постороннего (индифферентного) электролита). Влияние различных факторов на полноту осаждения осадков и их растворение.

Кислотно-основные равновесия и их роль в аналитической химии (в аналитике).

Протолитические равновесия. Понятие о протолитической теории кислот и оснований. Протолитические равновесия в воде. Характеристика силы слабых кислот и оснований. Константы кислотности, основности и их показатели; рН растворов слабых кислот и слабых оснований.

Гидролиз. Константа и степень гидролиза. Вычисление значений рН растворов солей, подвергающихся гидролизу (гидролиз аниона слабой кислоты, гидролиз катиона слабого основания, гидролиз соли, содержащей катион слабого основания и анион слабой кислоты).

Буферные системы (растворы), Значения рН буферных растворов: буферные системы, содержащие слабую кислоту и её соль, слабое основание и её соль. Буферная ёмкость. Использование буферных систем в анализе.

Окислительно-восстановительные равновесия и их роль в аналитической химии (в аналитике).

Окислительно-восстановительные системы. Окислительно-восстанови-тельные потенциалы редокс-пар (редокс-потенциалы, электродные окислительно-восстановительные потенциалы). Потенциал реакции (электродвижущая сила реакции). Направление протекания окислительно-восстановительной реакции. Влияние различных факторов на значения окислительно-восстанови-тельных потенциалов и направление протекания окислительно-восстановитель-ных реакций. Глубина протекания окислительно-восстановительных реакций. Использование окислительно-восстановительных реакций в химическом анализе.

Равновесия комплексообразования и их роль в аналитической химии (в аналитике).

Общая характеристика комплексных (координационных) соединений металлов. Равновесия в растворах комплексных соединений. Константы устойчивости и константы нестойкости комплексных соединений. Условные константы устойчивости комплексов. Влияние различных факторов на процессы комплексообразования в растворах. Типы комплексных соединений, применяемых в аналитической химии. Применение комплексных соединений в химическом анализе.

Применение органических реагентов в аналитической химии (в аналитике).

Реакции, основанные на образовании комплексных соединений металлов. Реакции без участия комплексных соединений металлов; образование окрашенных соединений с открываемыми веществами; образование органических соединений, обладающих специфическими свойствами; использование органических соединении в качестве индикаторов в титриметрических методах количественного анализа.

Методы разделения и концентрирования веществ в аналитической химии (в аналитике).

Некоторые основные понятия (разделение, концентрирование, коэффициент (фактор) концентрирования). Классификация методов разделения и концентрирования (методы испарения, озоление, осаждение, соосаждение, кристаллизация, экстракция, избирательная адсорбция, электрохимические и хроматографические методы).

Осаждение и соосаждение.

Применение экстракции в аналитической химии. Принцип метода жидкостной экстракции. Некоторые основные понятия жидкостной экстракции: экстрагент, экстракционный реагент, экстракт, реэкстракция, реэкстрагент, реэкстракт.

Экстракционное равновесие. Закон распределения Нернста-Шилова. Константа распределения. Коэффициент распределения. Степень извлечения. Фактор разделения двух веществ. Условия разделения двух веществ.

Влияние различных факторов на процессы экстракции: объёма экст-рагента, числа экстракций, рН среды и т.д.

Классификация экстракционных систем, используемых в химическом анализе: неионизированные соединения (молекулярные вещества, хелатные соединения, комплексы металлов со смешанной координационной сферой, включающей неорганический лиганд и нейтральный экстракционный реагент) и ионные ассоциаты (металлсодержащие кислоты и их соли, минеральные кислоты, координационно-несольватированные ионные ассоциаты, гетерополисоединения, экстрагируемые кислородсодержащими растворителями, прочие ионные ассоциаты).

Использование процессов экстракции в фармацевтическом анализе.

Некоторые хроматографические методы анализа.

Хроматография, сущность метода. Классификация хроматографических методов анализа: по механизму разделения веществ, по агрегатному состоянию фаз, по технике эксперимента, по способу относительного перемещения фаз.

Адсорбционная хроматография. Тонкослойная хроматография (ТСХ). Сущность метода ТСХ. Коэффициент подвижности, относительный коэффициент подвижности, степень (критерий) разделения, коэффициент разделения. Материалы и растворители, применяемые в методе ТСХ.

Распределительная хроматография. Бумажная хроматография (хроматография на бумаге). Осадочная хроматография. Понятие о ситовой (эксклюзионной) хроматографии. Гель-хроматография.

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Качественный химический анализ. Классификация методов качественного анализа (дробный и систематический, макро-, полумикро-, микро-, ультрамикроанализ).

Аналитические реакции и реагенты, используемые в качественном анализе (специфические, селективные, групповые).

Использование качественного анализа в фармации.

Качественный анализ катионов и анионов.

Аналитическая классификация катионов по группам: сероводородная (сульфидная), аммиачно-фосфатная, кислотно-основная. Ограниченность любой классификации катионов по группам.

Кислотно-основная классификация катионов по группам. Систематический анализ катионов по кислотно-основному методу. Аналитические реакции катионов различных аналитических групп.

Качественный анализ анионов. Аналитическая классификация анионов по группам (по способности к образованию малорастворимых соединений, по окислительно-восстановительным свойствам). Ограниченность любой классификации анионов по группам. Аналитические реакции анионов различных аналитических групп. Методы анализа смесей анионов различных аналитических групп.

Анализ смесей катионов и анионов (качественный химический анализ вещества).

Применение физических и физико-химических методов в качественном анализе.

Оптические методы анализа: эмиссионный спектральный анализ; пламенная фотометрия (фотометрия пламени); молекулярный абсорбционный спектральный анализ (спектрофотометрия) в ультрафиолетовой и видимой области спектра; инфракрасная спектроскопия; другие оптические методы (рефрактометрия, поляриметрия, люминесцентный метод анализа).

Хроматографические методы анализа. Электрохимические методы анализа.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Количественный анализ. Классификация методов количественного анализа (химические, физико-химические, физические, биологические). Требования, предъявляемые к реакциям в количественном анализе. Роль и значение количественного анализа в фармации,

Статистическая обработка результатов количественного анализа.

Источники ошибок количественного анализа. Правильность и воспроизводимость результатов количественного анализа.

Классификация ошибок количественного анализа (систематическая ошибка, случайные ошибки).

Систематическая ошибка, процентная систематическая ошибка (относительная величина систематической ошибки). Источники систематических ошибок (методические, инструментальные, индивидуальные). Оценка правильности результатов количественного анализа (использование стандартных образцов, анализ исследуемого объекта другими методами, метод добавок или метод удвоения).

Случайные ошибки.

Некоторые понятия математической статистики и их использование в количественном анализе. Случайная величина, варианта, генеральная совокупность, выборка (выборочная совокупность), распределение Стьюдента.

Статистическая обработка и представление результатов количественного анализа. Расчёт метрологических параметров. Оптимальный объём выборки, среднее значение определяемой величины (среднее), отклонение, дисперсия, дисперсия среднего, стандартное отклонение (среднее квадратичное отклонение), стандартное отклонение среднего, относительное стандартное отклонение, доверительный интервал (доверительный интервал среднего), полуширина доверительного интервала, доверительная вероятность, коэффициент нормированных отклонений (коэффициент Стьюдента), относительная (процентная) ошибка среднего результата. Исключение грубых промахов. Представление результатов количественного анализа. Примеры статистической обработки и представления результатов количественного анализа.

Оценка методов анализа, по правильности и воспроизводимости. Сравнение двух методов анализа по воспроизводимости (сравнение дисперсий). Метрологическая характеристика методов анализа по правильности: анализ стандартного образца; сравнение результатов количественного анализа образца двумя методами (сравнение средних); примеры сравнения двух методов количественного анализа по правильности и воспроизводимости.

Оценка допустимого расхождения результатов параллельных определений.

Рекомендации по обработке результатов количественного анализа.

Примеры статистической обработки результатов в фармацевтическом анализе.

Гравиметрический анализ.

Основные понятия гравиметрического анализа. Классификация методов гравиметрического анализа (метод осаждения, метод отгонки, метод выделения, термогравиметрический анализ).

Метод осаждения. Основные этапы гравиметрического определения. Осаждаемая и гравиметрическая (весовая) формы; требования, предъявляемые к этим формам. Требования, предъявляемые к осадителю, промывной жидкости. Понятие о природе образования осадков. Условия образования кристаллических и аморфных осадков.

Примеры гравиметрических определений.

Химические титриметрические методы анализа.

Титриметрический анализ (титриметрия). Основные понятия (аликвота, титрант, титрование, точка эквивалентности, конечная точка титрования, индикатор, кривая титрования, степень оттитрованности, уровень титрования). Требования, предъявляемые к реакциям в титриметрии. Реактивы, применяемые в титриметрическом анализе, стандартные вещества, титранты.

Типовые расчёты в титриметрическом анализе. Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе (молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, титриметрический фактор пересчёта (титр по определяемому веществу), поправочный коэффициент). Расчёт массы стандартного вещества, необходимой для приготовления титранта. Расчёт концентрации титранта при его стандартизации. Расчёт массы и массовой доли определяемого вещества по результатам титрования.

Классификация методов титриметрического анализа: кислотно-основное, окислительно-восстановительное, осадительное, комплексиметрическое и комплексонометрическое титрование.

Виды (приёмы) титрования (прямое, обратное, косвенное). Способы определения (отдельных навесок, аликвотных частей). Методы установления конечной точки титрования (визуальные, инструментальные).

Кислотно-основное титрование.

Сущность метода. Основные реакции и титранты метода. Типы кислотно-основного титрования (ацидиметрия, алкалиметрия).

Индикаторы метода кислотно-основного титрования. Требования, предъявляемые к индикаторам. Ионная, хромофорная, ионно-хромофорная теории индикаторов кислотно-основного титрования. Интервал изменения окраски индикатора. Классификация индикаторов (по способу приготовления, применения, по цветности, по механизму процессов взаимодействия с титрантом, по составу). Примеры типичных индикаторов кислотно-основного титрования.

Кривые кислотно-основного титрования. Расчёт, построение и анализ типичных кривых титрования сильной кислоты щёлочью, сильного и слабого основания - кислотой. Выбор индикаторов по кривой титрования.

Титрование полипротонных кислот.

Ошибки кислотно-основного титрования (погрешности, обусловленные физическими измерениями; индикаторные ошибки; концентрационные индикаторные ошибки; солевые ошибки), их расчёт и устранение.

Окислительно-восстановительное титрование.

Сущность метода. Классификация редокс-методов. Условия проведения окислительно-восстановительного титрования. Требования, предъявляемые к реакциям. Виды окислительно-восстановительного титрования (прямое, обратное, заместительное) и расчёты результатов титрования.

Индикаторы окислительно-восстановительного титрования. Классификация индикаторов. Окислительно-восстановительные индикаторы (обратимые и необратимые), интервал изменения окраски индикатора. Примеры окислительно-восстановительных индикаторов, часто применяемых в анализе (дифениламин, фенантролиновая кислота, ферроин и др.).

Кривые окислительно-восстановительного титрования: расчёт, построение, анализ. Выбор индикатора на основании анализа кривой титрования.

Индикаторные ошибки окислительно-восстановительного титрования, их происхождение, расчёт, устранение.

Перманганатометрическое титрование. Сущность метода. Условия проведения титрования. Титрант, его приготовление, стандартизация. Установление конечной точки титрования. Применение перманганатометрии.

Дихроматометрическое титрование. Сущность метода. Титрант, его приготовление. Определение конечной точки титрования. Применение дихроматометрии.

Йодиметрическое титрование для определения восстановителей прямым титрованием. Сущность метода. Титрант (стандартный раствор йода), его приготовление, стандартизация, хранение. Условия проведения титрования, определение конечной точки титрования. Применение метода.

Йодометрическое титрование для определения окислителей заместительным титрованием. Сущность метода. Титрант (стандартный раствор тиосульфата натрия), его приготовление, стандартизация. Применение метода.

Хлорйодиметрическое титрование. Сущность метода. Титрант, его приготовление, стандартизация. Условия проведения титрования. Применение хлорйодиметрии.

Йодатометрическое титрование. Сущность метода, его приготовление, стандартизация. Определение конечной точки титрования. Применение йодатометрии.

Броматометрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Условия проведения титрования, определение конечной точки титрования. Применение броматометрии.

Бромометрическое титрование. Сущность метода, Титрант метода, его приготовление. Применение бромометрии. Бромид-броматометрия.

Нитритометрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Индикаторы метода (внешние, внутренние). Применение нитритометрии.

Цериметрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Применение цериметрии.

Комплексиметрическое титрование.

Сущность метода. Требования к реакциям в комплексиметрии. Классификация методов и их применение.

Комплексонометрическое титрование. Понятие о комплексонатах металлов. Равновесия в водных растворах ЭДТА. Состав и устойчивость комплексонатов металлов. Сущность метода комплексонометрического титрования. Кривые титрования, их расчёт и построение, анализ. Влияние различных факторов на скачок на кривой титрования (устойчивость комплексонатов, концентрация ионов металла и комплексона, рН раствора). Индикаторы комплексонометрии (металлохромные индикаторы), принцип их действия; требования, предъявляемые к металлохромным индикаторам; интервал изменения окраски индикаторов; примеры металлохромных индикаторов (эриохром чёрный Т, ксиленоловый оранжевый, мурексид и др.). Выбор металлохромных индикаторов.

Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Виды (приёмы) комплексонометрического титрования (прямое, обратное, заместительное). Ошибки метода, их происхождение, расчёт, устранение.

Меркуриметрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Индикаторы метода. Применение меркуриметрии.

Осадительное титрование.

Сущность метода. Требования, предъявляемые к реакциям в методе осадительного титрования. Классификация методов по природе реагента, взаимодействующего с определяемыми веществами (аргентометрия, тиоцианатометрия, меркурометрия, гексацианоферратометрия, сульфатометрия, бариметрия). Виды осадительного титрования (прямое, обратное). Кривые осадительного титрования, их расчёт, построение, анализ. Влияние различных факторов на скачок титрования (концентрация растворов реагентов, растворимость осадка и др.).

Индикаторы метода осадительного титрования: осадительные, метал-лохромные, адсорбционные. Условия применения и выбор адсорбционных индикаторов.

Аргентометрическое титрование. Сущность метода. Титрант, его приготовление, стандартизация. Разновидности методов аргентометрии (методы Гей-Люссака, Мора, Фаянса-Фишера-Ходакова, Фольгарда). Применение аргентометрии.

Тиоцианатометрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Индикатор метода. Применение тиоцианатометрического титрования.

Меркурометрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Индикаторы метода. Применение меркурометрии.

Гексацианоферратометрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Применение гексацианоферратометрии.

Сулъфатометрическое титрование. Сущность метода. Титрант метода, его приготовление, стандартизация. Индикаторы метода. Способ проведения титрования. Применение сульфатометрии.

Ошибки осадительного титрования. Их происхождение, расчёт, устранение.

Титрование в неводных средах.

Ограничение возможностей методов титрования в водных растворах. Сущность метода кислотно-основного титрования в неводных средах.

Классификация растворителей, применяемых в неводном титровании (протонные, апротонные). Влияние природы растворителя на силу (кислотность, основность) растворённого протолита (нивелирующее и диф-ференцирующее действие растворителей, диэлектрическая проницаемость растворителя). Полнота протекания реакций в неводных растворителях. Факторы, определяющие выбор протолитического растворителя.

Применение кислотно-основного титрования в неводных средах (определение слабых кислот, слабых оснований).

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ (ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ) МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Общая характеристика инструментальных (физико-химических) методов анализа, их классификация, достоинства и недостатки.

Оптические методы анализа.

Общий принцип метода. Классификация оптических методов анализа (по изучаемым объектам, по характеру взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, по используемой области электромагнитного спектра, по природе энергетических переходов).

Молекулярный спектральный анализ в ультрафиолетовой и видимой области спектра.

Сущность метода. Цвет и спектр. Основные законы светопоглощения Бугера. Объединённый закон светопоглощения Бугера-Ламберта-Беера-Бернара. Оптическая плотность (А) и светопропускание (Т), связь между ними. Коэффициент поглощения света (к) и коэффициент погашения - молярный (?) и удельный (Е1%1см); связь между молярным коэффициентом погашения и коэффициентом поглощения света (к=2,3 ?). Аддитивность оптической плотности, приведённая оптическая плотность. Принципиальная схема получения спектра поглощения.

Понятие о происхождении электронных спектров поглощения; особенности электронных спектров поглощения органических и неорганических соединений.

Методы абсорбционного анализа; колориметрия, фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрия.

Колориметрия. Метод стандартных серий, метод уравнивания окрасок, метод разбавления. Их сущность. Применение в фармации.

Фотоколориметрия, фотоэлектроколориметрия. Сущность методов, достоинства и недостатки, применение.

Количественный фотометрический анализ. Условия фотометрического определения (выбор фотометрической реакции, аналитической длины волны, концентрации раствора и толщины поглощающего слоя, использование раствора сравнения). Определение концентрации анализируемого раствора: метод градуировочного графика, метод одного стандарта, определение концентрации по молярному (или удельному) коэффициенту погашения, метод добавок стандарта. Определение концентраций нескольких веществ при их совместном присутствии.

Дифференциальный фотометрический анализ. Сущность метода, способы определения концентраций (расчётный метод, метод градуировочного графика).

Погрешности спектрофотометрического анализа, их природа, устранение.

Экстракционно-фотометрический анализ. Сущность метода. Условия проведения анализа. Фотометрические реакции в экстракционно-фотометри-ческом методе. Применение метода.

Понятие о фотометрическом титровании.

Люминесцентный анализ.

Сущность метода. Классификация различных видов люминесценции.

Флуоресцентный анализ. Природа флуоресценции. Основные характеристики и закономерности люминесценции: спектр флуоресценции, закон Стокса-Ломмеля, правило зеркальной симметрии Левшина, квантовый выход флуоресценции, закон (правило) С.И. Вавилова.

Количественный флуоресцентный анализ: принципы анализа, условия проведения анализа, люминесцентные реакции. Способы определения концентрации вещества (метод градуировочного графика, метод одного стандарта). Применение флуоресцентного анализа.

Экстракционно-флуоресцентный анализ.

Титрование с применением флуоресцентных индикаторов.

Хроматографические методы анализа.

Ионообменная хроматография. Сущность метода. Иониты. Ионообменное равновесие. Методы ионообменной хроматографии. Применение ионообменной хроматографии.

Газовая (газожидкостная и газоадсорбционная) хроматография. Сущность метола. Понятие о теории метода. Параметры удерживания. Параметры разделения (степень разделения, коэффициент разделения, число теоретических тарелок). Влияние температуры на разделение. Практика метода. Особенности проведения хроматографирования. Методы количественной обработки хроматограмм (абсолютной калибровки, внутренней нормализации, внутреннего стандарта).

Понятие о комбинированных методах: хромато-масс-спектрометрия, хроматоспектрофотометрия.

Жидкостная хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография. Сущность метода. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии в фармации.

Электрохимические методы анализа.

Общие понятия. Классификация электрохимических методов анализа. Методы без наложения и с наложением внешнего потенциала: прямые и косвенные электрохимические методы.

Кондуктометрический анализ (кондуктометрия).

Принцип метода, основные понятия. Связь концентрации растворов электролитов с их электрической проводимостью.

Прямая кондуктометрия. Определение концентрации анализируемого раствора по данным измерения электропроводности (расчётный метод, метод градуировочного графика).

Кондуктометрическое титрование. Сущность метода. Типы кривых кондуктометрического титрования.

Понятие о высокочастотном кондуктометрическом титровании.

Потенциометрический анализ (потенциометрия).

Принцип метода. Определение концентрации анализируемого раствора в прямой потенциометрии (метод градуировочного графика, метод стандартных добавок). Применение прямой потенциометрии.

Потенциометрическое титрование. Сущность метода. Кривые потенциометрического титрования (интегральные, дифференциальные, кривые титрования по методу Грана). Применение потенциометрического титрования.

Полярографический анализ (полярография).

Общие понятия, принцип метода. Полярографические кривые, потенциал полуволны, связь величины диффузионного тока с концентрацией. Количественный полярографический анализ; определение концентрации анализируемого раствора (метод градуировочного графика, метод стандартных растворов). Условия проведения полярографического анализа. Применение полярографии.

Амперометрическое титрование.

Сущность, метода. Условия проведения амперометрического титрования. Кривые амперометрического титрования, Применение амперометрического титрования. Понятие об амперометрическом титровании с двумя индикаторными электродами.

Понятие об электрогравиметрическом анализе.

Кулонометрический анализ.

Принципы метода. Прямая кулонометрия. Сущность прямой кулоно-метрии при постоянном потенциале. Способы определения количества электричества, прошедшего через раствор в прямой кулонометрии.

Кулонометрическое титрование. Сущность метода. Условия проведения кулонометрического титрования. Индикация точки эквивалентности. Применение кулонометрического титрования.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). - М.: Высшая школа, 2001.

2.Практикум по аналитической химии. / Под ред. Пономарёва В.Д., Ивановой Л.И. - М.: Высшая школа, 1983.

.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1989.

.Пономарев В.Д. Аналитическая химия. - М.: Высшая школа, 1982.

.Основы аналитической химии. В 2-х книгах. Издание второе. /Под ред. Золотова Ю.А. - М.: Высшая школа, 1999.

.Бончев П.Р. Введение в аналитическую химию. - Л.: Химия, 1978.

.Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 ч. - М.: Высшая школа, 1989.

.Государственная Фармакопея СССР. XI издание. Вып. 1. Общие основы анализа. - М.: Медицина, 1987.

.Государственная Фармакопея СССР. XI издание. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырьё. - М.: Медицина, 1990.

.Государственная Фармакопея СССР. X издание. - М.: Медицина, 1968.

.Джабаров Д.Н. Сборник упражнений и задач по аналитической химии. - М.: Русский врач, 1997.

.Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. - М.: Мир, 1997.

.Лайтинен Г.А., Харрис В.Е. Химический анализ. - М.: Химия, 1979.

.Логинов И.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Аналитическая химия. - М.: Просвещение, 1979.

.Петрухин О.М., Власова Е.Г., Жуков А.Ф. и др. Аналитическая химия. Химические методы анализа. - М.: Химия, 1993.

.Петерс Д., Хайес Дж., Хифтье Г. Химическое разделение и измерение. В 2 кн. - М.: Химия, 1978.

.Пиккеринг У.Ф. Современная аналитическая химия. - М.: Химия, 1977.

.Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В 2 томах. - М.: Химия, 1990.

.Руководство по аналитической химии. - М.: Мир, 1975.

.Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2 кн. - М.: Мир, 1979.

.Фритц Дж., Шенк Г. Количественный анализ. - М: Мир, 1978.

.Цитович И.К. Курс аналитической химии. - М.: Высшая школа, 1977.

.Шемякин Ф.М., Карпов А.Н., Брусенцов А.Н. Аналитическая химия. - М.: Высшая школа, 1973.

.Юинг Д. Инструментальные методы химического анализа. - М.: Мир, 1989.

.Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии. - М.: Высшая школа, 1987.

.Журнал аналитической химии. Ежемесячное издание Российской Академии наук.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ и СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ РФ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Фармацевтический факультет Кафе

Больше работ по теме: