Аналитическая химия (стр. 7 )

2. Спектральные приборы. Оптическая схема. Характеристика спектральных приборов: спектральный диапазон прибора, дисперсия, разрешающая способность, светосила.

3. Достоинства и недостатки следующих средств возбуждения: электрической дуги, конденсированной искры, радиочастотной плазмы.

4. Приемники света и их характеристики: глаз, фотопластинка, фотоэлементы и фотоумножители, их достоинства и недостатки.

5. Качественный спектральный анализ. Расшифровка спектральных линий с помощью планшетов спектральных линий и по "последним" линиям.

6. Количественный спектральный анализ. Зависимость интенсивности спектральных линий от условий возбуждения. Относительная интенсивность спектральных линий.

7. Сущность полуколичественного спектрального анализа: метод спектров сравнения, метод появления линий, метод гомологических пар.

8. Основное уравнение фотометрических методов количественного эмиссионного анализа.

9. Сущность следующих методов: трех эталонов, одного эталона, калибровочного графика и фотометрического интерполирования.

10. Достоинства и недостатки эмиссионного спектрального анализа.

Типовые задачи для самостоятельной работы и контрольных работ

Метод нейтрализации

1. Расчет рН в растворах слабых и сильных кислот в воде и неводных растворителях.

2. Расчет рН в растворах слабых и сильных оснований в воде и неводных растворителях.

3. Расчет рН в растворах амфолитов.

4. Расчет рН в растворах гидролизующихся солей.

5. Расчет рН буферных растворов.

6. Расчет концентрации равновесных форм и мольной доли протолита.

7. Расчет диаграммы распределения равновесных форм и концентрационно-логарифмической диаграммы для слабых одно - и многоосновных кислот и оснований.

8. Расчеты при приготовлении первичных и вторичных стандартов.

9. Расчет концентрации раствора титранта при стандартизации методом пипетирования и отдельных навесок.

10. Расчет результатов анализа по данным прямого и обратного титрования.
Расчет кривой титрования растворов кислот, основания и солей многоосновных кислот.

11. Расчет погрешностей кислотно-основного титрования.

Комплексонометрия

1. Расчет равновесной концентрации ионов металла в растворе комплексного соединения

2. Расчеты с использованием функции закомплексованности.

3. Расчет условной константы устойчивости комплекса.

4. Расчеты с использованием функции образования.

5. Расчет минимального значения рН, при котором необходимо проводить комплексонометрическое титрование.

6. Расчет влияния мешающего иона при комплексонометрическом титровании.

7. Расчет кривой комплексонометрического титрования ионов металла.

8. Расчет результатов анализа при комплексонометрическом титровании методом прямого и обратного титрования.

Оксидиметрия

1. Расчет значения константы равновесия, оценка направления и полноты протекания реакции в определенных условиях.

2. Расчет формального потенциала с учетом образования комплексов, труднорастворимых соединений с окисленной или восстановленной формами и влияния концентрации ионов водорода.

3. Расчет кривой оксидиметрического титрования и погрешности титрования.

4. Расчет результатов оксидиметрического титрования методом прямого, обратного титрования и методом замещения.

Осадительное титрование

1. Расчет массовой концентрации соли и каждых из ионов в насыщенном растворе труднорастворимого вещества.

2. Расчет растворимости осадка в присутствии одноименного с осадком иона.

3. Расчет растворимости осадка при протекании конкурирующих реакций.

4. Расчет кривой осадительного титрования. Оценка погрешности с помощью стандартного отклонения.

Метрология

1. Расчет величины доверительного интервала измеряемой величины и заключение о систематической погрешности.

2. Расчет числа параллельных измерений, необходимых для попадания в доверительный интервал.

3. Оценка промахов с применением Q-критерия и 3Q-критерия.

4. Обработка результатов двух серий измерений при помощи F-распределения (распределение Фишера).

Индивидуальные контрольные задания

Указания: К выполнению контрольных заданий необходимо приступить после изучения соответствующих разделов курса. В ответе непременно должен быть приведен ход решения задачи с краткими объяснениями и математическими преобразованиями. Не допустимо в решении приводить только цифры.

При выполнении контрольного задания рекомендуется придерживаться следующей схемы. Сначала следует определить, какой тип расчетов описан в предлагаемой задаче: расчеты при приготовлении растворов, расчеты при стандартизации растворов, т. е. при установке титра растворов или расчеты результатов анализа.

Если в задании описывается приготовление растворов, то нужно решить, что использовали для приготовления раствора: установочное вещество или вещество, не удовлетворяющее требованиям к установочному веществу. От этого зависит, какой алгоритм решения задачи следует выбрать. Если раствор готовили приближенной концентрации из крепкого раствора, то в решении обязательно нужно привести вывод формулы, по которой осуществляется переход от выражения концентрации крепкого раствора в единицах массовой доли к единицам молярной концентрации эквивалента раствора. Далее следует привести алгоритм решения задачи с краткими объяснениями и математическими преобразованиями.

Если задача относится к типу стандартизации растворов, сначала следует написать уравнение реакции, лежащей в основе определения.

Согласно уравнению реакции определить факторы эквивалентности реагирующих веществ. Затем нужно решить вопрос, какой метод стандартизации раствора (метод пипетирования или метод отдельных навесок) описан в задаче, и использовать соответствующий алгоритм решения поставленной задачи.

В случае расчетов результатов проведенного анализа нужно, прежде всего, указать анализируемое и определяемое вещество, написать уравнение реакции, лежащей в основе определения содержания вещества, определить факторы эквивалентности титранта и определяемого вещества. Установить, в каких единицах выражена концентрация раствора титранта, и, при необходимости, перевести в единицы молярной концентрации эквивалента раствора, воспользовавшись таблицей 1.2. Далее следует установить метод определения содержания вещества (прямого, обратного титрования или титрования заместителя) и способ титрования, использованный в данном методе (титрование отдельной навески или аликвоты анализируемого образца).

После установления всех этих факторов нужно приступить к кратким объяснениям и математическим преобразованиям, сообразно описанному методу. В качестве примера в методических указаниях приводится задача, в которой описан метод определения содержания формальдегида в пестициде.

Примерный вариант индивидуального задания

1. Сколько нужно взять азотной кислоты плотностью 1,395 г/см3 с массовой долей кислоты 64,25%, чтобы получить 4 л раствора с [T(HNO3/ZnO) = 0,004068].?

2. Для стандартизации раствора НСI навеска буры Na2B4O7 · 10H2O 0,5235 г растворена в произвольном объеме воды и на ее титрование израсходовано 24,55 мл раствора HCI. Определить молярную концентрацию раствора HCI, его поправочный коэффициент, титр и титр по оксиду кальция.

3. Для установки титра НCl навеску 0,2560 г безводной соды Na2CO3 растворили в мерной колбе вместимостью 500,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовали 22,80 мл раствора НСI. Определить молярную концентрацию раствора НСl и его поправочный коэффициент.

4. Навеска соды 0,1350 г, содержащая примесь бикарбоната натрия, растворена в воде. На титрование раствора в присутствии фенолфталеина израсходовано 10,15 мл 0,1 М HCI (К= 1,032). После добавления метилового оранжевого на титрование раствора было израсходовано еще 12,92 мл того же раствора HCI. Определить массовую долю (%) Na2CO3 и NaHCO3 в образце.

5. Навеску сплава массой 0,1938 г растворили в хлороводородной кислоте и магний осадили гидрофосфатом натрия в среде аммонийного буфера. Осадок растворили в 50,00 мл 0,1 М HCI (К = 0,9981); на обратное титрование с метиловым оранжевым израсходовано 18,00 мл раствора NaOH [T(NaOH) = 0,004000]. Определить массовую долю (%) Mg в сплаве.

6. При анализе рассола 5,00 мл его пропустили через колонку с катионитом в Н+-форме, вытекающий раствор и промывные воды собрали в мерную колбу вместимостью 250,0 мл и раствор довели до метки водой. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовали 18,46 мл 0,1 М NaOH (К = 0,9612). Вычислить концентрацию (г/л) NaCI в рассоле.

7. Из навески образца 3,924 г, содержащей свинец, магний, цинк и индифферентные примеси, приготовили 250,0 мл раствора. К пробе раствора объемом 25,00 мл добавили цианид для связывания цинка в комплекс Zn(CN)42–. Оставшиеся в растворе магний и свинец оттитровали 20,42 мл 0,05037 М ЭДТА. Затем в этом же растворе замаскировали свинец с помощью 2,3-димеркаптопропанола HS(CH2)nSH и выделившийся при этом ЭДТА оттитровали 18,47 мл 0,01012 М MgCI2. Для демаскирования цинка к той же пробе прибавили формальдегид: Zn(CN)42– + 4НСОН + 4Н2О = Zn2+ + 4НОСН2СN + 4ОН–. Выделившийся цинк оттитровали 15,07 мл 0.05037 М ЭДТА. Вычислить массовые доли (%) свинца, магния и цинка в образце.

8. Напишите уравнения окислительно-восстановительных реакций, выражение реальных потенциалов каждой системы, рассчитайте факторы эквивалентности для окислителей и восстановителей и приведите выражение логарифма константы равновесия:

НВг + К2Сr2O7 ….→

FeCl2 + H2O2 + …..→

9. Металл из раствора соли Bi(NO3)3 осадили в виде оксихинолината, осадок отфильтровали, промыли и растворили в HCI; выделившийся 8-оксихинолин после прибавления KBr оттитровали раствором KBrO3 с индикатором метиловым красным (фактическим титрантом является Br2 как продукт взаимодействия KBrO3 и KBr). Вычислить концентрацию (моль/л и мг/мл) раствора соли металла, если на титрование 25,00 мл анализируемого раствора затратили 18,41 мл 0,1085 н. раствора KBrO3 (fэкв = 1/6). Количество вещества n(Br2) на атом металла в соли по реакции составляет 6 моль.

10. К спиртовому раствору КОН прибавили 20,00 мл анализируемого раствора сероуглерода CS2. После окончания реакции

CS2 + КОН + С2Н5ОН = CS(OC2H5)SK + H2O

раствор подкислили уксусной кислотой, добавили CaCO3 ,крахмал и оттитровали образовавшийся ксантогенат 18,25 мл 0,0100 н. I2 ((I2) =1/2) до заметного избытка иода, который оттитровали 0,55 мл 0,01000 н. Na2S2O3 (fэкв = 1). Рассчитать концентрацию (г/л) сероуглерода в растворе, если титрование ксантогената идет по реакции 2CS(OC2H5)SK + I2 = 2KI + (SCOC2H5S)2

Вопросы к экзамену за 3 семестр

1. Аналитическая химия, ее цели и задачи. Виды анализа и их краткая характеристика.

2. Методы анализа веществ, их классификация и краткая характеристика.

3. Константы равновесия химических реакций и их взаимосвязь.

4. Кислотно–основное равновесие. Теория Бренстеда–Лоури. Кислотно–основные сопряженные пары.

5. Автопротолиз растворителей. Константа автопротолиза. Шкала кислотности растворителя.

6. Кислоты и основания в амфипротных растворителях. Дифференцирующие и нивелирующие растворители.

7. Графическое изображение кислотно-основного равновесия в растворах многоосновных кислот. Концентрационно–логарифмические диаграммы.

8. Вычисление рН в растворах сильных электролитов. Изменение силы кислоты и основания в различных растворителях.

9. Вычисление рН в растворах слабых протолитов. Изменение силы кислоты и основания в различных растворителях.

10. Буферные растворы, механизм их действия. Буферная емкость. Вычисление рН буферной смеси слабой кислоты и ее соли, слабого основания и его соли.

11. Гидролиз соли по катиону, константа гидролиза, рН гидролизующейся соли, степень гидролиза.

12. Гидролиз кислых солей. Константа и степень гидролиза. Вычисление рН раствора кислых солей.

13. Гидролиз соли по аниону. Константа и степень гидролиза. Вычисление рН раствора гидролизующейся соли.

14. Методы титриметрического анализа. Требования к реакциям, используемым в титриметрическом анализе. Способы титрования: метод прямого титрования, обратного титрования и титрования заместителя. Расчеты в этих методах.

15. Кислотно–основное титрование. Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием. Расчет скачка титрования. Факторы, влияющие на величину скачка. Индикаторные ошибки.

16. Кривая титрования слабого основания сильной кислотой. Факторы, влияющие на величину скачка. Индикаторные ошибки.

17. Кривая титрования солей многоосновных кислот на примере Na2CO3.

18. Индикаторы метода нейтрализации. Теория действия индикаторов. Интервал перехода окраски индикатора. Выбор индикатора.

19. Характеристика ацидометрии: рабочие растворы, установочные вещества, определяемые вещества. Определение щелочи, содержание смеси веществ: карбоната и гидрокарбоната, щелочи и гидрокарбоната. Сущность методов, уравнения реакций, расчеты.

20. Характеристика алкалиметрии: рабочие растворы., установочные вещества, определяемые вещества. Определение смеси кислот при совместном присутствии, определение содержания азотной кислоты. Сущность методов, уравнения реакций, расчеты.

21. Равновесие в растворах комплексных соединений. Константы устойчивости комплексов: общие и ступенчатые. Способы выражения констант устойчивости.

22. Среднее лигандное число. Кривая образования. Связь среднего лигандного числа с константами устойчивости и равновесной концентрацией лиганда.

23. Графическое изображение равновесия в растворах комплексов.

24. Комплексометрия. Характеристика рабочих растворов, установочных веществ в комплексометрии. Индикаторы и определяемые вещества.

25. Комплексонометрия. Характеристика комплексонов. Особенности комплексонов как лигандов. Хелатный эффект. Механизм комплексообразования с ЭДТА.

26. Эффективные константы устойчивости, их значение.

27. Кривые комплексонометрического титрования. Расчет скачка титрования. Факторы, влияющие на величину скачка.

28. Равновесие в растворах металл–индикаторов. Механизм их действия. Интервал перехода окраски металл-индикатора.

29. Комплексонометрическое определения кальция и магния при совместном присутствии. Сущность метода, уравнение реакции, расчеты. Влияние рН на скачок титрования солей кальция и магния раствором ЭДТА.

30. Комплексонометрическое определение кобальта (II) и висмута (III) в растворе. Сущность метода, уравнение реакции, расчеты.

31. Окислительно-восстановительные реакции, используемые в анализе. Стандартные и реальные потенциалы. Факторы, влияющие на величину потенциала.

32. Окислительно-восстановительный потенциал, его измерение. Уравнение Нернста для потенциал-определяющих систем.

33. Константа равновесия окислительно-восстановительной реакции, ее значение. Направление окислительно– восстановительных реакций.

34. Оксидиметрия. Сущность оксидиметрических методов, их классификация. Характеристика рабочих растворов окислителей. Характеристика рабочих растворов восстановителей.

35. Кривые оксидиметрического титрования растворов окислителей растворами восстановителей и растворов восстановителей растворами окислителей. Скачок титрования и факторы, влияющие на его величину.

36. Редоксиндикаторы. Механизм их действия. Интервал перехода окраски индикатора. Выбор индикатора. Индикаторные ошибки титрования.

37. Перманганатометрия. Сущность и особенности метода. Особенности KMnO4 как рабочего вещества. Установочные вещества. Перманганатометрическое определение окислителей, восстановителей, веществ не изменяющих степень окисления. Сущность метода, уравнения реакций, расчеты.

38. Иодометрия. Особенности рабочих растворов в иодометрии: направление реакций при иодометрических определениях. Установочные вещества и определяемые вещества в иодометрии.

39. Перманаганатометрическое определение окисляемости воды. Сущность метода, уравнения реакций, расчеты.

40. Равновесие в системе «осадок — раствор». Произведение растворимости. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость.

41. Гравиметрический анализ. Сущность гравиметрического анализа и границы его применимости. Прямые и косвенные методы определения.

42. Погрешности в гравиметрическом анализе. Разделение методом осаждения. Осаждение при контролируемом рН. Разделение с использованием комплексообразования, органических реагентов, осаждение с коллектором. Осадительное титрование.

Вопросы к экзамену за 4 семестр

1. Физико-химические, физические, биохимические, биологические, кинетические методы. Классификация методов, сравнение по метрологическим характеристикам.

2. Геологические объекты. Металлы, сплавы и другие продукты металлургической промышленности. Вещества особой чистоты. Полупроводниковые материалы. Природные и синтетические органические вещества и элементоорганические соединения и полимеры. Биологические и медицинские объекты. Объекты окружающей среды. Особенности химического анализа объектов различной природы.

3. Общая характеристика электрохимических методов. Классификация методов.

4. Индикаторные электроды и электроды сравнения. Чувствительность и селективность электрохимических методов.

5. Потенциометрия. Прямая потенциометрия. Измерение потенциала. Индикаторные электроды.

6. Ионометрия. Сущность метода. Классификация ионселективных электродов. Примеры практического применения ионометрии.

7. Потенциометрическое титрование. Изменение электродного потенциала в процессе титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования в реакциях: кислотно-основных, осаждения, окисления-восстановления, комплексообразования.

8. Кондуктометрический анализ, характеристика, особенности, области применения.

9. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Виды кривых титрования. Титрование смесей веществ.

10. Кулонометрия. Прямая кулонометрия и кулонометрическое титрование.

11. Получение и характеристика вольтамперной кривой. Полярография. Идентификация и определение неорганических и органических соединений. Современные разновидности вольтамперометрии: прямая и инверсионная, переменнотоковая.

12. Амперометрическое титрование. Сущность метода. Индикаторные электроды. Виды кривых титрования.

13. Общая характеристика спектральных методов. Спектроскопические методы анализа в гамма-, рентгеновском, оптическом, микроволновом и радиочастотном диапазонах.

14. Рентгеновская спектроскопия, рентгеноэмиссионый и рентгеноабсорбционный анализ. Основные методы рентгено-спектрально-эмиссионного анализа: рентгено-флоуресцентный, рентгено-радиометрический, рентгено-спектральный микроанализ с электронным и ионным возбуждением. Качественный и количественный рентгеноспектральный анализ.

15. Атомно-эмиссионный, атомно-абсорбционный, атомно-флуоресцентный методы анализа. Оптические спектры атомов, способы их возбуждения: пламя, дуга, плазма.

16. Эмисионный спектральный анализ. Уравнение Больцмана. Оптические спектрометры, квантометры. Эмиссионный спектральный анализ с индуктивно-связангой плазмой.

17. Атомно-абсорбционный анализ с плазменной и электротермической атомизацией. Лазерная спектроскопия. Селективность методов, пределы обнаружения элементов. Качественный и количественный анализ.

18. Абсорбционная спектроскопия. Оптическая плотность растворов. Закон Бугера-Ламберта-Бера, отклонения от линейности. Фотоэлектроколориметры, спектрофотометры.

19. Качественный анализ, хромофоры. Количественный анализ в видимой и УФ-области. Спектры ИК-поглощения. Приборы для ИК-анализа. Области применения ИК - и КР-спектроскопии.

20. Молекулярная и рекомбинационная люминесценция. Флоуресценция и фосфоресценция. Основные закономерности молекулярной люминесценции. Определение следов неорганических и органических компонентов.

21. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Физические основы методов, спектральные параметры.

22. Масс-спектрометрия (МС). Классификация МС методов по способам ионизации пробы: искровая МС, лазерная МС, МС вторичных ионов, МС с электронным ударом и химической ионизацией. Статические и динамические масс-анализаторы. Хромато-масс-спектрометрия.

23. Активационный анализ. Классификация ядерно-физических методов анализа. Определение примесей в высоко чистых веществах, анализ экологических объектов.

24. Электронная микроскопия. Электронная спектроскопия поверхности: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, оже-электронная спектроскопия. Масс-спектроскопия вторичных ионов. Резерфордовская спектроскопия.

25. Принципы жидкостной и газовой хроматографии. Способы детектирования. Применение хроматографических методов для разделения и определения неорганических и органических соединений.

10. Образовательные технологии.

Виды учебной работы	Образовательные технологии
Аудиторные занятия	а) Чтение лекций (мультимедийные и видео-демонстрации, письменное тестирование по каждой теме пройденного материала. б) Проведение лабораторных занятий (подготовка и планирование лабораторных работ, решение типовых задач, групповое обсуждение и анализ проблем, мультимедийные демонстрации, заслушивание и обсуждение устных докладов, сообщений, выступлений). в) Интерактивные технологии (групповые дискуссии, разбор конкретных ситуаций). г) Модульно-рейтинговая технология контроля успеваемости.
Самостоятельная работа	а) Изучение учебной и методической литературы, т. ч. поиск информации в электронных сетях и базах данных, подготовка презентаций. б) Подготовка к защите лабораторных работ в) Решение задач

11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

11.1. Основная литература:

1. Основы аналитической химии. В 2 кн. Учеб. для вузов / , , и др.; Под ред. . М.: Высш. шк., 2001.

2. Васильев химия. В 2 кн. М.: Дрофа, 2002.

3. , , Артеменко по аналитической химии и физико-химическим методам анализа. М.: Высшая школа. 2006.

4. Гильманшина аналитической химии. Курс лекций. СПб.: Питер, 2006.

11.2. Дополнительная литература:

1. , Пятницкий химия: В 2-х т. М.: Химия, 1990,

2. Янсон основы аналитической химии: Учеб. пособие. М.: Высшая шк., 19с.

3. , Прохорова химия. Физико-химические методы анализа. М.: ВШ, 19с.

4. , Прохорова и вопросы по аналитической химии. М.: Изд-во Моск. ун-та., 1984, 215 с.

11.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

http:///Uchebniki. html

http://*****/

http://www. *****

http://moya-shkola. info/

http://*****/9266-analiticheskaja-khimija..html

http://www. *****/detail106408.htm

12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Все лекции обеспечены мультимедийными презентациями и видеофильмами. Для чтения лекций необходимо наличие аудиторий, оснащенных мультимедийной техникой (компьютер, проектор и др.).

Для проведения лабораторного практикума имеются оборудованные учебные лаборатории аналитической химии (114, 103, корп. 5А), необходимые ресурсы лабораторной посуды и реактивов.

Для самостоятельной работы студентов необходим доступ в компьютерный класс, имеющий выход в Интернет.