Основы химического анализа (стр. 1 )

 

В.Э.БУРЛАКОВА

А.С.КУЖАРОВ

 

 

ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

 

(Методическое обеспечение рейтинговой системы)

 

РОСТОВ-НА-ДОНУ

 

2007

 

Химия в машиностроительном вузе.

(Основы химического анализа. Методическое обеспечение рейтинговой системы).

 

Индививидуальные задания, примеры решения типовых задач,

вопросы к коллоквиумам для студентов дневного отделения.

 

Научный редактор доцент

 

С Донской государственный технический университет

Ростов-на-Дону, 2007

.

 

ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

 

Реагент (реактив)  - вещество, используемое для проведения аналитических реакций.

Чувствительность аналитических реакций характеризуют открываемый минимум, минимальная (предельная) концентрация, предельное разбавление.

Открываемый минимум - наименьшая масса вещества, которая может быть открыта с помощью данного реактива. Открываемый минимум выражают количеством микрограммов (1 мкг = 10-6 г.).

Минимальная (предельная) концентрация показывает, при какой минимальной концентрации вещества в растворе с помощью данной реакции еще можно открывать данное вещество в определенном объеме.

Предельное разбавление - число мл раствора, содержащего 1 г определяемого вещества и все еще дающего положительную реакцию с применяемым реагентом.

Характерные реакции - реакции, в которых участвуют реактивы, взаимодействующие с небольшим числом ионов или с одним ионом.

Общие реакции - реакции, в которых участвуют реактивы, взаимодействующие со многими ионами.

Реактивы, дающие общие реакции, называются групповыми и служат для отделения одной группы ионов от другой.

Реактивы, взаимодействующие с небольшим числом ионов, называются селективными.

Реактивы, взаимодействующие с одним ионом, называются специфическими.

Важнейшими характеристиками результатов химического анализа являются их правильность и воспроизводимость.

Правильность- это соответствие результата анализа истинному значению содержания определенного компонента пробы. Правильность результата анализа оценивают, сопоставляя его с результатом анализа стандартного образца, близкого по свойствам и химическому составу к пробе.

Воспроизводимость - это повторяемость результатов анализа. Проверку пригодности полученных экспериментальных данных для статистической обработки проводят с помощью Q-критерия, располагая результаты n параллельных измерений в порядке возрастания их численных х1, х2, ...хn значений и вычисляя значение Q- критерия для первого (х1) и последнего (хn) результатов по следующим формулам:

 

Х2 - Х1 Хn -Хn-1

Q` = ¾¾¾- ; Q" = ¾¾¾-

Хn - Х1 Хn - Х1

 

Вычисленные величины Q` и Q" cопоставляют с табличными Q .

При Q > Q и Q > Q соответствующие результаты измерений исключают из рассмотрения, в случае (Q' < Q и Q" < Q) все измерения можно обрабатывать методами математической статистики.

При обработке результатов химического анализа обычно производят вычисления следующих статистических величин:

Среднее арифметическое значение (`Х ) измеряемых величин x

 

x1 + x2 + x3 +...+xn 1

 `Х = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾ S xi

n n

где n - число определений, xi - пригодные для обработки результаты измерений.

При отсутствии систематической погрешности среднее арифметическое (`Х) является наиболее близким к истинному значению измеряемой величины.

Стандартное отклонение или квадратичная погрешность - мера разброса отдельных измерений относительно x

 

 

Дисперсия - квадрат стандартного отклонения

 

å (xi -`Х)2

(Sxi)2 = ¾¾¾-¾

n - 1

 

Коэффициент вариации (относительное стандвртное отклонение)- относительная квадратичная погрешность, выражаемая в % от среднего значения `Х

 

Sxi

V = ¾ 100, %

`X

 

Стандартное отклонение среднего результата вычисляют:

 

W = S x i /

 

Вероятная абсолютная погрешность (доверительный интервал) определения ( D`x)

 

t µ · Sx

Dxi = ± ¾¾¾

 

где tµ - коэффициент нормированных отклонений (коэффициент Стьюдента).

Относительная погрешность - точность измерения, выражаемая в % от среднего значения `X,

 

D`x

Do = ¾¾ 100,%

`Х

I. ОБЩИЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ I

Максимальное

количество баллов

1. Выполните лабораторную работу ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ (ПО ГОСТ 26423-85)………..................................................30

2. СДАЙТЕ КОЛЛОКВИУМ (С. 16 )................................................................................100

 

II. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ I

 

 ВАРИАНТ 1.1

 

1.    Приведите классификацию погрешностей измерений по способу их выражений… 25

2.    Три аликвотные части раствора Na2CO3 по 15.00 см3каждая оттитрованы раствором HCl. На титрование было израсходовано соответственно 20.05; 20.12; 20.10 см3 НCl. Вычислите границы доверительного интервала среднего значения объема HCl при доверительной вероятности µ = 95.....................................................................................30

3.    Объясните, какие факторы влияют на специфичность и чувствительность реакций.20

 

 ВАРИАНТ 1.2

 

1.    Приведите классификацию погрешностей измерений по характеру вызывающих их причин.

2.    Четыре аликвотные части раствора Na2C2O4 по 10.00 см3 каждая оттитрованы раствором KMnO4. На титрование израсходовано 15.25; 15.05; 15.00; 15.15 см3 KMnO4. Оцените по Q-критерию пригодность результатов титрования для статистической обработки. Для пригодных данных вычислите границы доверительного интервала среднего объема KMnO4 при доверительной вероятности µ = 0.95

3.    Приведите примеры использования коллоидообразования в качественном анализе.

ВАРИАНТ 1.3

 

1.    Объясните, как зависит относительная погрешность измерения объема по бюретке от величины измеряемого объема?

2.    В четырех параллельных пробах раствора NH4Cl определены следующие значения массы NH3 (в граммах) : 0.1065; 0.1082; 0.1074; 0.1090. Вычислите границы доверительного интервала массы NH3 и относительную погрешность измерения массы при доверительной вероятности µ = 0.95.

3.    Объясните, почему при добавлении NH4Cl к растворам алюминатов и нагревании их происходит осаждение Al(OH)3?

 

ВАРИАНТ 1.4

 

1.    Объясните, как зависит относительная погрешность взвешивания на аналитических весах от величины навески?

2.    В трех параллельных пробах соли Мора перманганатометрическим методом определена массовая доля FeO (в %): 17.75; 17.95; 18.05. Определите границы доверительного интервала массовой доли FeO при доверительной вероятности µ= 0.95 и относительную погрешность измерения массовой доли FeO.

3.    В качестве удобрений применяются селитры, содержащие катионы K+, Na+, NH4+, Mg2+. Приведите схему анализа смеси катионов.

 

ВАРИАНТ 1.5

 

1.    Объясните, что называется средним арифметическим значением измеряемой величины?

2.    При стандартизации раствора KМnO4 по навеске Na2C2O4 аликвотные части навески были оттитрованы раствором KMnO4. На титрование израсходовано: 14.50; 15.00; 15.10; 15.05; 14.95 см3 KMnO4. Оцените по Q-критерию пригодность полученных результатов для статистической обработки. Для пригодных данных определите границы доверительного интервала среднего значения объема KMnO4 и относительную погрешность измерения объема при доверительной вероятности µ = 0.95.

3.    Объясните, чем отличаются катионы I аналитической группы от катионов других групп (кислотно-основные свойства, растворимость солей, комплексообразование и т.д.)

 

 ВАРИАНТ 1.6

 

1.    Объясните, какими причинами могут быть вызваны систематические, случайные и грубые погрешности?

2.    На титрование трех параллельных проб раствора H3PO4 затрачено 10.05; 10.10; 10.03 см3 раствора NaOH. Определите границы доверительного интервала среднего значения объема раствора NaOH и относительную погрешность измерения объема при доверительной вероятности µ = 0.95 и µ = 0.75.