Репетиционные тесты по аналитической химии и физико-химическим методам анализа (стр. 3 )

Ауксохромными группами являются … :

а) –SH;

б) –N = N–;

в) >С = N–;

г) –NHCH3;

д) –OH;

е) >С = NH.

Вывод: верные ответы а), г), д).

Методы разделения и концентрирования веществ используются для:

1) устранения мешающего влияния компонента путём физического или химического отделения его от определяемого вещества;

2) повышения отношения концентрации (или количества) микрокомпонентов к концентрации (или количеству) макрокомпонентов.

Методы разделения перечислены в таблице 7.

Таблица 7

Методы разделения

Название метода	Сущность метода
Осаждение	В основе метода лежит различие в растворимости соединений определяемого и мешающего компонентов
Экстракция	Основан на разделении веществ, при котором определяемое вещество извлекают из водного раствора с помощью органического растворителя, не смешивающегося с водой
Хроматография	Основан на фазовом разделении смесей на отдельные компоненты с помощью адсорбции

Осаждение считают полным, если в исходном растворе после выделения осадка остаётся не более 0,1 % массы определяемого компонента.

Механизмами осаждения (захвата осадком посторонних ионов, которые сами по себе в данных условиях не осаждаются) являются:

– адсорбция;

– химическое соосаждение;

– изоморфное соосаждение;

– окклюзия.

В экстракции, как методе распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями, экстрагентами называются различные органические растворители (углеводороды, галогенпроизводные, высшие спирты, эфиры), экстрактом – вещества, извлечённые в фазу органического растворителя.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Константа распределения (Кд) для разбавленных растворов рассчитывается следующим образом:

Кд = или Кд =

где [А]о, – концентрация и растворимость вещества А в органической фазе;

[А]в, – концентрация и растворимость вещества А в водное фазе.

Коэффициент распределения (Д) зависит от pH, условий экстракции и рассчитывается следующим образом:

Д =

где , – общие концентрации всех форм вещества А в органической и водной фазах.

Коэффициент распределения (Д) связан с константой распределения (Кд) и константой диссоциации (Ка) по формуле:

Д =

Степень извлечения R (%) показывает долю проэкстрагированного количества вещества от его общего количества:

R = ·100 %,

где Со, Св – концентрации вещества в органической и водной фазах;

Vo, Vв – объёмы органической и водной фаз.

Степень извлечения зависит от коэффициента распределения и соотношения объёмов водной и органической фаз:

R =

R = 100

где n – количество повторных стадий экстракции.

Демо-тест 7

Степень извлечения кобальта из 20 мл его водного раствора двумя порциями по 10 мл изоамилового спирта равна … % (коэффициент распределения равен 5,2):

а) 83,9;

б) 90,1;

в) 92,3;

г) 96,4.

Степень извлечения R связана с коэффициентом распределения по формуле:

R = 100 = 100 = 92,3.

Вывод: верный ответ в).

Физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами (подвижной и неподвижной), называется хроматографией.

Подвижная фаза, вводимая в слой неподвижной фазы, называется элюентом.

Подвижная фаза, выходящая из хроматографической колонки, называется элюатом.

Таблица 8

Хроматографические методы и их сущность

Название метода	Сущность метода
Адсорбционный	Основан на различии в адсорбируемости веществ твёрдым сорбентом
Распределительный	Основан на различии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе или на различии в растворимости веществ в подвижной и неподвижной фазах
Колоночный	Основан на разделении компонентов в специальных колонках
Тонкослойный	Основан на разделении компонентов смеси в тонком слое сорбента
Ионообменный	Основан на различной способности веществ к ионному обмену
Осадочный	Основан на образовании отличающихся по растворимости осадков разделяемых веществ с сорбентом

График, связывающий аналитический сигнал (высота пика) с объёмом газа-носителя (V) или времени его прохождения (t) через сорбционную колонку, называется хроматограммой.

Основные характеристики колоночной хроматографии: время удержания и удерживаемый объём.

В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый стехиометрический обмен ионов анализируемого раствора на подвижные ионы – противоионы сорбентов, называемых ионообменниками (ионитами). В качестве ионитов используют природные или синтетические смолы, не растворимые в воде высокомолекулярные кислоты и их соли, содержащие активные группы.

Схема катионного обмена:

RSOH+ + M+ ⇄ RSOM+ + H+

(катионит)

RNHOH– + А– ⇄ RТРА– + H–

(анионит)

Качественный анализ

Систематический метод анализа веществ основан на разделении ионов в растворе на группы с помощью групповых реагентов и обнаружении в пределах этих групп отдельных ионов с помощью характерных качественных реакций. Дробный метод анализа основан на непосредственном определении данного иона в исследуемом растворе с помощью качественной реакции в присутствии мешающих ионов, действие которых устраняется (маскируется) определёнными приёмами.

Маскирование – это торможение или полное подавление химической реакции в присутствии веществ, способных изменить её направление или скорость. Различают термодинамическое и кинетическое маскирование. При термодинамическом маскировании создают условия, при которых условная константа реакции понижается до такой степени, что реакция идёт незначительно. Кинетическое маскирование основано на увеличении разницы между скоростями реакции маскируемого и определяемого веществ с одним и тем же реагентом.

Групповые реагенты – это вещества, дающие схожие аналитические эффекты с несколькими ионами, принадлежащими к одной аналитической группе.

Таблица 9

Применяемые групповые реагенты в сероводородной, аммиачно-фосфатной

и кислотно-щелочной классификациях катионов

Номер группы	Групповые реагенты
Сероводородная классификация	Аммиачно-фосфатная классификация	Кислотно-щелочная классификация
I	–	–	–
II	Раствор (NH4)2CO3 в аммиачном буфере (pH ≈ 9,2 )	Раствор (NH4)2HPO4 в водном аммиаке (25 %)***	Раствор H2SO4
III	Раствор (NH4)2S (pH = 7–9)*	Раствор (NH4)2HPO4, фосфаты растворимы в водном аммиаке	Раствор HCl
IV	Раствор H2S, pH = 0,5 (HCl)**	Раствор HNO3	Раствор NaOH в присутствии H2O2
V	Раствор HCl	Раствор HCl	Водный раствор аммиака (NH4OH)
VI	–	–	Водный раствор аммиака (NH4OH)

Примечание:

* – катионы Al3+, Cr3+ осаждаются в виде гидроксидов, а катионы Zn2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+ осаждаются в виде сульфидов;

** – сульфиды катионов Cu2+, Cd2+, Hg2+, Bi2+ не растворяются в растворе сульфида натрия Na2S и в растворе полисульфида аммония (NH4)2Sn, а сульфиды катионов Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+ растворяются в растворе сульфида натрия или полисульфида аммония;

*** – фосфаты катионов Li+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Fe2+ растворяются в растворе уксусной кислоты CH3COOH, а фосфаты катионов Al3+, Bi3+, Cr3+, Fe3+ не растворяются в растворе уксусной кислоты.

Для разделения катионов наиболее известны сероводородная (сульфидная), аммиачно-фосфатная и кислотно-щелочная (кислотно-основная) схемы анализа.

Таблица 10

Сопоставление групп катионов в сероводородной, аммиачно-фосфатной

и кислотно-щелочной аналитических классификациях катионов

Номер группы	Катионы
Сероводородная классификация	Аммиачно-фосфатная классификация	Кислотно-щелочная классификация
I	NH, Li+, Na+, K+, Mg2+	NH, Na+, K+	NH, Na+, K+, (Mg2+)
II	Ca2+, Sr2+, Ba2+	Li+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Fe2+, Al3+, Bi3+, Cr3+, Fe3+	Ca2+, Sr2+, Ba2+
III	Al3+, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+	Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Co2+, Ni2+	Ag+, Hg+, Pb2+
IV	Cu2+, Cd2+, Hg2+, Bi3+, Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+	Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+	Zn2+, Al3+, Sn2+, Sn4+, Cr3+
V	Ag+, Hg, Pb2+	Ag+, Hg, Pb2+	Sb3+, Sb5+, Bi3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+
VI	–	–	Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, (Mg2+)