Теоретичні основи аналітичної хімії (стр. 9 )

кислоти розкладають тіосульфати з виділенням сірчистого газу і сірки.

розчин йоду знебарвлюється.

сульфат міді окислює тіосульфат-іони до тетратіонат-іонів, а надлишок тіосульфатів утворює розчинну комплексну сполуку міді.

ІІ група аніонів.

А) Це іони, що утворюють з іонами срібла солі, що погано розчиняються у воді й нітратній кислоті: хлорид-, бромід-, йодид-, сульфід-, роданід-іони. Хлорид барію не осаджує аніонів 2 групи. Солі аніонів з катіонами 1 групи безбарвні.

Б) Груповий реактив – нітрат срібла в азотнокислому середовищі.

В)

Соляна кислота і реакції хлорид-іонів.

нітрат срібла осаджує білий сирнистий осад хлориду срібла, який не розчиняється в розведених кислотах, але добре розчиняється в розчині гідроксиду амонію:

Cl-+Ag+↔AgCl

концентрована сірчана кислота розкладає, особливо при нагріванні, усі хлориди, при цьому виділяється хлороводень

NaCl+H2SO4↔NaHSO4+HCl↑

дихромат калію в присутності концентрованої сірчаної кислоти виділяє пару хлориду хромілу, яка конденсується у буру рідину.

сильні окислювачі з високим окислювальним потенціалом окислюють хлорид-іони у вільний хлор, який розпізнають за своєрідним запахом.

нітрати ртуті і свинцю осаджують білі хлориди ртуті і свинцю.

Бромисто-воднева кислота і реакції бромід-іонів.

Нітрат срібла осаджує жовтуватий сирнистий осад броміду срібла, який не розчиняється в азотній кислоті, але розчиняється в гідроксиді амонію, тіосульфаті натрію та ціаніді калію.

Br-+Ag+↔AgBr

концентрована сірчана кислота при нагріванні виділяє бром оводень і вильний бром.

NaBr+H2SO4↔NaHSO4+HBr

хлорна вода виділяє з кислих розчинів бромідів вільний бром, який добре екстрагується органічними розчинниками.

флуоресцеїн – забарвлюється у червоний колір.

дихромат і перманганат окислюють бромід до вільного брому.

Йодистоводнева кислота і реакції йодид-іонів.

Нітрат срібла осаджує жовтий осад йодиду срібла, який розчиняється в тіосульфаті та ціаніді, але не розчиняється в гідроксиді амонію.

I-+Ag+↔[AgI]

концентрована сірчана кислота окислює йодид до вільного йоду, який виявляють за посинінням крохмалю.

солі міді осаджують золотистий йодид свинцю, який добре розчиняється в гарячій воді.

азотиста кислота в кислому середовищі легко окислює йодид до вільного йоду.

перманганат калію окислює йодид до вільного йоду в кислому середовищі, а в нейтральному або лужному – до йодату.

хлорна вода виділяє йодид в йод.

хлорид ртуті (2) утворює яскраво-червоний осад йодиду ртуті, який розчиняється в надлишку йодиду.

Сірководнева кислота і реакції сульфід-іонів.

нітрат срібла утворює чорний нерозчинний осад сульфіду срібла.

концентрована сірчана кислота при нагріванні розкладає всі судьфіди

CuS+2H2SO4→CuSO4+SO2↑+S+2H2O

реакція утворення метиленової сині – в присутності іонів заліза (3) сірчанокислий диметилпарафенілендіамін взаємодіє із сульфід-іонами з утворенням метиленової сині.

нітропсудид натрію утворює комплексну сполуку, забарвлену в червоно-фіолетовий колір.

солі свинцю утворюють нерозчинний чорний осад сульфіду свинцю.

солі кадмію - осаджують нерозчинний жовтий осад сульфіду кадмію.

Роданисто воднева кислота і реакції роданід-іонів.

нітрат срібла осаджує сирнистий осад, який не розчиняється в розведеній азотній кислоті, добре розчиняється в гідроксиді амонію.

SCN-+Ag+↔[AgSCN]

іони заліза (3) утворюють розчинні комплексні сполуки – роданіди червоного кольору.

нітрат ртуті (2) осаджує білу роданову ртуть. Осад не розчинається у воді, але розчиняється в надлишку реактиву.

сірчана кислота помірної концентрації (14 н.) розкладає роданіди з утворенням сірко оксиду вуглецю.

концентрована сірчана кислота енергійно розкладає роданіди, при цьому утворюється сірка і продукти з різким запахом.

ІІІ група аніонів.

А) Це іони нітрату NO3-, нітриту NO2-, гіпохлориту ClO-, гіпохлорату ClO3-, хлорату ClO4-, ацетату CH3COO-. Не осаджуються ні хлоридом барію, ні нітратом срібла.

Б) групового реактиву не мають. Їх можна виявити реакцією з дифеніламіном у сильно кислому середовищі.

В).

Азотна кислота і реакції нітрат-іонів.

металічна мідь у сірчанокислому середовищі виділяє бурі оксиди азоту.

солі заліза (2) відновлюють нітрат до оксиду азоту (2), який утворює з залізом комплексну сполуку темно-коричневого кольору.

дифеніламін у сильно кислому середовищі утворює з нітрат-іонами сполуку синього кольору, яка при подальшому окислюванні переходить у сполуку білого кольору.

алюміній, магній, цинк, сплав Деварда у лужному розчині відновлюють нітрат-іони до аміаку.

нітрон в оцтовокислому середовищі утворює білий осад нітрату нітрону.

Азотиста кислота і реакції нітрит-іонів.

розведена сірчана кислота розкладає всі нітрити на холоді з утворюванням бурої пари.

нітрат срібла осаджує з помірно концентрованих розчинів нітрат срібла у вигляді білих тонких кристалічних голочок.

хлорид амонію взаємодіє з нітритом при кипінні суміші в розведеній оцтовій кислоті з виділенням азоту. Ця реакція використовується для виділення нітриту в прсутності нітрату.

алюміній у лужному середовищі відновлює азотисту кислоту до аміаку.

йодид калію в присутності розведеної кислоти окислюється нітритами до вільного йоду.

Оцтова кислота і реакції ацетат-іонів.

розведена сірчана кислота виділяє оцтову кислоту, яку розпізнають за запахом.

концентрована сірчана кислота також виділяє оцтову кислоту з її солей.

нітрат срібла утворює в помірно концентрованих розчинах ацетатів білий кристалічний осад ацетату срібла.

нітрат труті (І) осаджує з помірно концентрованих розчинів білий осад ацетату ртуті (І), що розчиняється в надлишку ртуті.

оксид свинцю (ІІ) розчиняється при нагріванні в розведеній оцтовій кислоті.

хлорид заліза (2) з нейтральними розчинами оцтовокислих солей утворює основний ацетат заліза, що має темно-ччервоний коліп і випадає в осад при нагріванні.

Хлорнувата кислота і реакції гіпохлорат-іонів.

розведена сірчана кислота виділяє хлорнувату кислоту, яка поступово розкладається, виділяючи хлор і кисень. Швидкість реакції залежить від кислотності розчину.

концентрована сірчана кислота розкладає всі гіпохлорати, утворюється зеленувато-жовтий газ – оксид хлору.

відновники відновлюють гіпохлорати в кислому і лужному середовищах до хлоридів концентрована соляна кислота взаємодіє з гіпохлорат-іонами з виділенням хлору, який знебарвлює індиго.

Аналіз суміші аніонів 1-3 аналітичних груп.

Хід аналізу: попередні досліди; випробування реакції досліджуваного розчину; виявлення аніонів летких кислот; виявлення аніонів окислювачів; виявлення аніонів-відновників; виявлення аніонів 1 групи; виявлення аніонів 2 групи;

КІЛЬКИСНИЙ АНАЛІЗ

13.Основні методи кількісного аналізу та їх значення.

Кількісне визначення хімічним методом складається з трьох основних етапів:

-відмірювання певної кількості речовини для аналізу;

-проведення певної хімічної реакції, внаслідок якої компонент, який визначають, перетворюється в сполуку з певними хімічними і фізичними властивостями;

-вимірювання показника якоїсь фізичної властивості системи, за величиною якої роблять висновок про кількість визначуваного компонента.

Перша група методів кількісного хімічного аналізу включає методи, в основу яких покладено вимірювання показника властивості продукту реакції Р:

-гравіметричний аналіз;

-фотометричний аналіз.

Загальні особливості методів:

-проведення хімічної реакції так, що забезпечити практично повний перехід компонента, який визначають, у продукт реакції;

-реактив може витрачатись і на інші побічні реакції за умови, що внаслідок цих побічних реакцій не утворюються продукти із схожими фізичними властивостями.

Друга група методів кількісного аналізу включає методи, в основу яких покладено вимірювання кількості реактиву, витраченого на взаємодію з визначуваним компонентом:

-титриметричний аналіз.

Особливості:

-реактив вводять в еквівалентній кількості відносно Х;

-реактив не повинен вступати в побічні реакції з іншими речовинами, присутніми в розчині;

-головне значення має правильне визначення точки еквівалентності.

За методом хімічної реакції розрізняються такі методи титриметричного аналізу:

1)метод кислотно-основного титрування (метод нейтралізації);

2)метод осадження і комплексоутворення;

3)метод окислення відновлення (перманганатометрія, йодометрія, хроматометрія).

За способом встановлення точки еквівалентності методи титриметричного аналізу класифікують на :

1)визначення з кольоровими індикаторами;

2)потенціометричні методи визначення;

3)кондуктометричні методи визначення;

4)амперметричний метод визначення.

Третя група методів кількісного хімічного аналізу ґрунтується на вимірюванні змін властивості самого компонента Х, зумовлених зв’язуванням його реактивом R у певну хімічну сполуку (газовий аналіз).

Важливе значення кількісний аналіз має для контролю виробництва. Він дає можливість відповісти на питання про придатність матеріалів для певної мети. важливу роль відіграє кількісний аналіз у водопостачанні при оцінюванні якості питної води, у харчовій промисловості при контролі доброякісності продуктів, у судовій медицині для встановлення отрути, тощо.

Слід сказати і про роль методів кількісного аналізу в розробці технологічних схем розділення елементів у промисловості.

14.Гравіметричний аналіз, його суть і методи.

Суть аналізу полягає в тому, що складову частину (елемент, іони) досліджуваної речовини відокремлюють осаджуванням у вигляді важкорозчинної сполуки. Після обробки осад зважують. Саме на обчисленні результатів зважування ґрунтується гравітаметричний аналіз.

Є й інші методи, наприклад, метод відгонки (застосовується для летких компонентів речовини).

Метод відгонки визначає, наприклад, зміст кристалічної води в кристалогідратах, якщо при нагріванні з речовиною не йде ніяких хімічних перетворень, крім виділення води.

BaCl2×2H2O (кр) = BaCl2 (кр) + 2H2O (г)­

Для виявлення SiO2 зазвичай використовують реакцію з фотороводневою (плавіковою) кислотою, в результаті якої виділяється леткий SiF4:

SiO2+4НF = SiF4­+2H2O

Метод відгонки застосовують також для аналізу карбонатів, деяких нітратів та інших сполук, які утворюють леткі продукти реакції. Вміст аналізуємого компоненту виявляють за зміненням маси речовини в результаті термічної обробки (зазвичай, зменшенням) або за збільшенням маси поглинача газо видних продуктів реакції.

Серед усіх методів аналізу найбільше значення має метод осадження. Сполука, у виді якої компонент, що виявляють, осаджується з розчину, називається формою осадження.

Сполука, у вигляді якої виконують зважування, називається гравіметричною формою. Гравіметрична форма за вмістом може бути відмінною від форми осадження. Але, часто форма осадження і гравіметрична форма співпадають.

Схема аналізу: наважку досліджуваної речовини переводять у розчин і іони, які визначають, осаджують. Осад відокремлюють фільтруванням, промивають, прожарюють (або висушують) і зважують. За масою осаду і його формулою обчислюють вміст визначуваних іонів і їх процентне відношення до наважки.

Вимоги до осадів у гравіметричному аналізі:

- осад повинен бути практично нерозчинним, тобто осадження повинно бути повним;

- склад осаду після висушування або прожарювання повинен відповідати певній формулі;

- для відокремлення осаду від розчину фільтруванням розмір зерна осаду повинен бути більший, ніж пори фільтра;

- молекулярна маса вагової форми осаду була по можливості великою.

Вагоме значення на повноту осадження и якості осаду мають слідуючі умови:

-концентрація (кількість) осаджувача;

-температура;

-концентрація сторонніх солей.

Повнота осадження: розчинність осаду для гравіметричного аналізу повинна бути не більшою за 10-6 моль/л. Коли розчинність більша для практично повного осадження треба добавляти надлишок осаджувача.

15. Основні методи гравіметричного аналізу.

Від чіткого розділення досліджуваної речовини залежить весь аналіз. Осад повинен бути чистим і без домішок. Звичайно, в процесі роботи осад захоплює з розчину сторонні речовини, які заважають успішності аналізу.

Перехід в осад сторонніх компонентів, які самі собою в таких умовах не осаджуються, називається співосадженням. Це явище дуже поширене, воно негативно впливає на повноту розділення і визначення елементів. Поряд з цим це явище можна використовувати при визначенні малих кількостей елементів, наприклад, для вилучення й аналізу рідкісних і радіоактивних елементів.

За основними характерними рисами процесів явища співосадження поділяються на такі головні групи:

1.Адсорбція речовин на поверхні осаду. (захоплена речовина знаходиться на поверхні).

2.Оклюзія (захоплена речовина міститься в середині кристалів основного осаду.

3.Післяосадження (осад забруднюється сторонніми речовинами після свого утворення).

Утворення осаду – це складний фізико-хімічний процес. Утворення незабруднених крупнокристалічних осадів є необхідною умовою отримання точних результатів в гравіметричному аналізі.

На розмір кристалів мають вплив відносні швидкості двох основних процесів: швидкість утворення центрів кристалізації і швидкість росту кристалів. При невеликій швидкості утворення центрів відносно швидкості росту кристалів у розчині утворюється невелика кількість крупних кристалів.

Швидкість утворення центрів кристалізації та їх кількість залежать від відносного пересищення розчину:

де Q – концентрація осаджуваного розчину; S – його розчинність.

Ефективним методом рівномірного введення невеликих кількостей осаджувача є осадження з гомогенного розчину або метод виникаючих реактивів. Осаджувач утворюється в результаті гідролізу спеціально введеного реактиву в аналізуємо му розчині.

Чим менші кристали осаду, тим більша їх сумарна поверхня і тим більша кількість іонів буде на ній абсорбована. З цієї точки зору у гравіметричному аналізі бажано використовувати переважно крупнокристалічні осади, а не аморфні, з сильно розвинутою поверхнею.

Для зменшення забруднень за рахунок співосадження досить часто використовують відстоювання (кристалічний осад разом з маточним розчином витримують більш або менш тривалий проміжок часу, на протязі якого у системі розчин-осад проходять складні фізико-хімічні процеси (старіння осаду). В процесі старіння проходить рекристалізація первинних часток, розчин мілких і ріст крупних кристалів, а також йде обмінна адсорбція.

Найбільш радикальним методом боротьби з забрудненням осаду є переосадження або повторне осадження.

Після осадження і відстоювання осад відокремлюють від маточного розчину у беззольних фільтрах.

Промивання крупнокристалічних осадів, що легко фільтруються відбувається на самому фільтрі. Аморфні осад зазвичай перед перенесенням на фільтр промивають декантацією, яку часто застосовують для переосадження. Осад промивають промивною рідиною, у якості виступає розчин солі аміаку або азотної кислоти або будь-якого електроліту, рідше використовують гарячу дистильовану воду.

Основні вимоги до гравіметричної форми – це необхідність цілковитої відповідності її вмісту певній хімічній формулі. Вона повинна мати певну хімічну стійкість в досить широкому інтервалі температур, бажано мати велику відносну молекулярну масу, а вміст визначуваного елементу у ній повинно бути по можливості меншим.

Перевод осаду у вагому форму проводять такими методами:

-висушування осадів без нагрівання;

-висушування при слабкому нагріванні;

-прожарювання осадів.

16.Будова аналітичних терезів та правила користування ними.

Аналітичні терези є чутливим вимірювальним приладом для визначення маси речовин з точністю до 0,0001 г.

За принципом дії - це є рівноплечий важіль першого виду. Головна частина терезів - коромисло – має точку опори в центрі. По обидва боки від точки опори на однаковій відстані знаходяться точки прикладання сил, що діють на кінці коромисла; цими силами є маса шальок разом з масою важків і зважуваних предметів. Коромисло терезів разом з шальками перебуває до зважування в стані рівноваги. Процес зважування полягає в тому, що на одну шальку терезів кладуть зважуваний предмет, внаслідок чого стан рівноваги порушується; на другу шальку кладуть важки-гирки з точно відомою масою –доти, поки поновиться попередній стан рівноваги і коромисло терезів займе своє початкове горизонтальне положення.