Курсова робота

Методи якісного та кількісного аналізу. Методика визначення катіона Сu2 +

Уральськ-2013

Вступ

якісний аналіз

1 "Сухий" метод аналізу

2 "Мокрий" метод аналізу

кількісний аналіз

3 Окислительно-відновне титрування. иодометрии

Поділ запропонованої суміші

Методи і методика визначення катіона Сu2 +

1 Загальна характеристика катіонів V аналатіческой групи

висновок

суміш катіон очищення поділ

Вступ

Мета курсової роботи - вивчення способів поділу сумішей, розгляд методів якісного і кількісного аналізу.

Відповідно до поставленої мети вирішуються наступні завдання: дати визначення методам якісного і кількісного аналізу, розглянути методи і методику визначення катіона Сu2 +, провести аналіз властивостей речовин в пропонованої суміші, виявити метод очищення і виявлення запропонованого катіона

Предмет дослідження - методи аналізу сумішей катіонів

Об'єктом дослідження в роботі виступає катіон Сu2 +.

Актуальність роботи. Головною практичним завданням аналітичної хімії є визначення складу речовин і їх сумішей. Знання теорії і способів виконання хімічного аналізу, володіння хімічними методами аналізу необхідно для здійснення контролю сировини, напівфабрикатів і готової продукції у хімічній та фармацевтичній промисловості.

Завданням якісного аналізу є встановлення складу речовини, тобто з'ясування з яких атомів, молекул, іонів і т.д. складається речовина. Якісний аналіз можна проводити хімічними, фізико-хімічними і фізичними методами.

Хімічні методи засновані на використанні аналітичних реакцій, що проводяться з аналізованих речовиною за допомогою реактивів. Аналітична реакція повинна супроводжуватися такими змінами в системі, які можна зафіксувати візуально або за допомогою того чи іншого приладу. Якщо зміна, на підставі якого можна зробити висновок про наявність в аналізованій речовині певних компонентів, відзначається візуально, то відповідний метод відноситься до класичного хімічним методом.

Якісний аналіз може бути здійснений і без допомоги аналітичної реакції, а шляхом проведення певних фізичних операцій. Відповідні методи відносяться до фізичних. Так як при проведенні аналізу фізико-хімічними і фізичними методами застосовують спеціальні прилади, ці методи часто називають інструментальними.

Кількісний аналіз дозволяє встановити елементний і молекулярний склад досліджуваного об'єкта або вміст окремих його компонентів.

Залежно від об'єкта дослідження розрізняють неорганічний і органічний аналіз. У свою чергу їх поділяють на елементний аналіз, завдання якого - встановити, в якій кількості містяться елементи (іони) в аналізованому об'єкті, на молекулярний та функціональний аналізи, що дають відповідь про кількісний вміст радикалів, сполук, а також функціональних груп атомів в уже згадуваному об'єкті.

1. Якісний аналіз

Анализируемая проба в більшості випадків містить кілька компонентів в різних співвідношеннях. Для розділення і концентрації компонентів аналізованої суміші використовують методи осадження, співосадження, екстракції, хроматографії, електролізу, електрофорезу, дистиляції, сублімації, зонного плавлення, флотації та ін. В основі більшості методів поділу лежить принцип виборчого розподілу компонентів проби між двома роздільними фазами. Відкривається компонент проби переводять по можливості повністю в одну з фаз.

Для аналізу складних багатокомпонентних сумішей використовують метод послідовного відділення за допомогою групових реагентів невеликих груп іонів. Подальший аналіз цих груп проводять дробовим методом, а при необхідності використовують додатковий поділ в кожній групі. Сувору послідовність відділення груп з використанням групових реагентів називають систематичним ходом аналізу. Послідовно відокремлюються в систематичному ході аналізу групи іонів називають аналітичними групами. Вони лежать в основі аналітичної класифікації іонів. Для різних схем систематичного аналізу складу аналітичних груп різний, він залежить від використовуваних групових реагентів і умов осадження. Таким чином, на практиці для аналізу сумішей елементів використовують поєднання дрібного й систематичного ходу аналізу.

Існує кілька схем систематичного аналізу сумішей іонів. У них найбільш широко для цілей поділу використовують осадження, потім екстракцію і розподільну (паперову) і іонообмінну хроматографії. Перед систематичним аналізом зазвичай проводять попередні випробування дробовими реакціями. Їх результати разом з іншими даними про властивості і передбачуваному складі проби допомагають вибрати ту чи іншу схему систематичного ходу аналізу.

Якісний аналіз дозволяє визначити, які елементи, молекули входять до складу аналізованого зразка або які відсутні. При аналізі неорганічних речовин зазвичай мають справу з водними розчинами солей, кислот і підстав, в розчинах яких вони диссоційовані на іони. Тому реакції відбуваються між вільними іонами і відкриваються безпосередньо не елементи, а утворені ними іони (катіони і аніони). Наприклад, для відкриття хлору в HCI або в розчинах хлоридів на них діють розчином AgNO3. При цьому випадає характерний сирнистий осад білого кольору AgCI:

Сутність даної реакції полягає у взаємодії знаходяться в розчині іонів Ag + і Cl-. Але якби хлор присутній в відеClO3- - хлорат іона - або у вигляді недіссоціірованних молекул хлороформу CHCl3, то ця реакція не мала б місця. Звідси ясно, що, застосовуючи цю реакцію, ми відкриваємо не елемент хлор, а іон Cl-. Якщо елемент утворює іони різної валентності, то для кожного з них характерні свої реакції.

Тому якісний аналіз неорганічних речовин підрозділяється на аналіз катіонів і аналіз аніонів складної речовини.

У хімічному якісному аналізі застосовують два типи реакцій:

· реакції виявлення (відкриття іона);

· реакції поділу іонів.

Реакції виявлення - аналітичний сигнал - повинні супроводжуватися візуальним ефектом:

· випадання осаду певного кольору і структури;

· зміна кольору розчину;

· Виділення газу;

· зникнення забарвлення;

· розчинення осаду.

Таким чином, за цими ознаками судять про присутність або відсутність іона.

Реакції поділу застосовуються в систематичному аналізі, коли присутність одних іонів заважає виявленню інших іонів, при цьому застосовуються реактиви, здатні відокремити один або кілька іонів: у вигляді осаду; шляхом розчинення осаду.

Вимоги до поділу:

· реакції повинні протікати швидко;

· продукти повинні мати малу розчинність для повноти осадження;

· отримувані опади повинні мати кристалічну структуру.

Способи виконання аналітичних реакцій

В одних випадках речовини аналізують сухим шляхом, тобто без перекладу їх в розчин, а в інших випадках - мокрим шляхом.

1 "Сухий" метод аналізу

При виконанні аналізу "сухим" методом досліджувані речовини та реактиви знаходяться в твердому стані. Більшість подібних визначень пов'язані з нагріванням і утворюють групу пірохіміческіх методів аналізу. До них відносять метод фарбування полум'я, метод фарбування "перлів" бури, соди та інших з'єднань, метод нагрівання в гартівні трубки та ін. К "сухим" методам аналізу відносять і метод розтирання порошків.

При виконанні реакцій сухим способом речовини беруть в твердому вигляді і зазвичай нагрівають до високої температури. Аналітичним сигналом є:

· забарвлення полум'я летючими солями деяких металів - заснований на здатності деяких елементів і їх з'єднань (лужні, лужноземельні метали, мідь, бор і ін.) фарбувати полум'я в певний колір. Наприклад: натрій - жовтий, калій - фіолетовий, кальцій - цегляно-червоний, стронцій - карміново-червоний, барій - жовтувато-зелений, мідь - яскраво-зелений. Пробу на присутність іона проводять за допомогою ретельно очищеної платинової або нихромовой зволікання, один кінець якої вплавлен в скляну трубку невеликого діаметра, а інший зігнутий в маленьку петлю (вушко). Вушко розпеченій зволікання вводять в аналізоване речовина, а потім вносять в найбільш гарячу частину газового пальника.

· освіту забарвлених перлів (стекол). Деякі речовини при сплаву з тетраборат натрію Na2B4O7? 10Н2О, "фосфатной сіллю" NaNH4HPO4? 4H2O і іншими сполуками дають забарвлені скла - "перли". Для отримання "перла" бури вушко розпеченій платинової зволікання вводять в тверду буру, нагрівають у полум'ї пальника до припинення спучування, охолоджують і, торкнувшись отриманим "перлом" аналізованого речовини, знову вводять вушко зволікання в полум'я пальника, а потім охолоджують. За забарвленням "перла" судять про присутність того чи іншого елемента. Якщо речовина зовсім переганяється, в його складі відсутні летючі компоненти. Судити про присутність тих чи інших сполук можна за забарвленням возгона. Так, солі амонію, хлорид і бромід ртуті, оксиди миш'яку і сурми дають білий возгон, сірчисті з'єднання ртуті і миш'яку, йодид ртуті, сірка - жовтий возгон; інші сполуки ртуті, миш'яку, іодіди - сірий або чорний возгон. Поряд з сублімацією при нагріванні може відбуватися виділення різних газів і парів, що дасть інформацію про якісний склад речовини. Наприклад, кисень виділяється, якщо в аналізованої пробі присутні перманганати, нітрати, пероксиди та ін .; оксид вуглецю (IV) СО2 виділяється при розкладанні карбонатів; оксиди азоту - при розкладанні нітратів і нітритів; пари води - при розкладанні кристалогідратів, гідроксидів, органічних сполук і т.д. Гартівна трубка являє собою пробірку з тугоплавкого скла або кварцу довжиною 5-6 см, діаметром 0,5 см. Невелика кількість аналізованого речовини насипають в трубку, повільно і обережно нагрівають у полум'ї пальника і спостерігають за тим, що відбувається явищем.

· Метод розтирання порошків. Присутність іонів того або іншого елемента виявляють за освітою з'єднань з характерним кольором або запахом. Так, при розтиранні суміші тиоцианата амонію NH4NCS або тиоцианата калію KNCS з солями Fe3 + з'являється червоно-буре забарвлення, а з солями Со2 + - синє. Розтирання проводять у порцеляновій ступці або на спеціальній фарфоровій пластинці.

Всі "сухі" методи аналізу використовують тільки для допоміжних або перевірочних визначень.

2 "Мокрий" метод аналізу

При аналізі мокрим шляхом досліджувана речовина переводять в розчин, використовуючи дистильовану воду, мінеральні кислоти, водний розчин аміаку, сильної луги, деякі органічні розчинники і т.д., і ведуть аналіз розчину. Отже, механізм протікають реакцій може бути представлений тільки іонним рівнянням. Наприклад, для реакції Pb (NO3) 2 + 2KI? PbI2? + 2KNO3 рівняння в іонної формі має вигляд:

Рb2 + + 2I-? РbI2 ?.

З іонного рівняння видно, що осад РbI2 утворюється при взаємодії катіонів Рb2 + і аніонів I-. Один і той же елемент може існувати в розчинах у вигляді різних іонів:

Fe3 + - Fe2 +; Zn2 + - ZnO22 -; + - MnO4- - MnO42 -; + - SnO22- - SnO32- і т.д.

Кожен з цих іонів має свої характерні реакції. Виконують реакції "мокрим" методом в хімічних або центрифужних пробірках і на фільтрувальної папері.

Класифікація методів за кількістю речовини

Залежно від маси аналізованого речовини і обсягу розчинів методи аналізу ділять на макро-, полумікро-, мікро-, ультрамікро-, субмікро- і субультрамікрометоди. Відповідно розрізняють і техніку виконання окремих операцій.

Найбільш широке застосування в якості аналізу отримав полумикрометодом з елементами микроанализа. Цей метод має ряд переваг: для виконання реакції витрачається невелика кількість аналізованого речовини і реактивів; скорочується час, що витрачається на виконання аналізу, за рахунок заміни фільтрування опадів центрифугуванням; різко скорочується викид шкідливих газоподібних речовин, тим самим поліпшуються санітарно-гігієнічні умови роботи.

3 мікрокристалоскопічних метод аналізу

Кристали характерної форми отримують шляхом внесення краплі розчину або кришталика реактиву в краплю досліджуваного речовини, вміщену на предметне скло. У міру випаровування води по периметру краплі з'являються кристали продукту реакції характерної форми, які розглядаються під мікроскопом.

Проводячи аналітичну реакцію, необхідно створювати певні умови, які залежать від властивостей продуктів, що утворяться, так як інакше результат реакції виявиться недостовірним. До таких умов відносяться:

) PH розчину - належна середовище - це одне з найважливіших умов проведення реакції, яка в разі необхідності створюється додатком до розчину кислоти або лугу. По краплях до аналізованого розчину додають кислоту або луг до потрібної величини pH, постійно перевіряючи по кольоровий шкалою універсального індикатора;

) Температура - для отримання аналітичного сигналу деякі рекции необхідно проводити при нагріванні на водяній бані або полум'я спиртівки, так як на холоді або при кімнатній температурі вони не проходять;

) Концентрація - вона повинна бути досить велика, інакше при малих значеннях концентрації реакції перестають вдаватися. Причина дотримання умови достатньої концентрації: будь-яка речовина може випадати в осад тільки тоді, коли воно утворюється в розчині в концентрації, що перевищує його розчинність при даних умовах. Якщо речовина дуже важко розчинні, воно випадає в осад вже при дуже малій концентрації відкривається іона: відповідна реакція називається чутливої. А при значній розчинності утворюється з'єднання реакція мало чутлива і вдається лише при великій концентрації відкривається іона. Те саме можна сказати і до реакцій, сопрвождается зміною забарвлення.

Кількісно чутливість реакцій характеризують взаємно пов'язаними показниками: відкриваються мінімумом і граничним розведенням. Відкривається мінімум - це найменша кількість речовини або іона, яке може бути відкрито за допомогою даної реакції, висловлюють його в микрограммах (m) (10-6 г). Відкривається мінімум неповністю характеризує чутливість реакції, тому що має значення не тільки абсолютна кількість, але і концентрація відповідного речовини або іона в розчині. Тому вказують також і граничне розведення, яке характеризує найменшу концентрацію речовини (іона), при якій він може бути виявлений. Граничне розведення виражають відношенням ваговій частини речовини до ваговій кількості розчину (G).

Між відкривається мінімумом m (вираженим у микрограммах) і граничним розведенням (G) існує співвідношення

де V - об'єм розчину, мл.

Чутливість реакцій, службовців для відкриття одного і того ж іона, різна.

Наприклад, для іона Cu2 +:

Реактив Образующееся соедіненіеЕффект реакцііОткриваемий мінімум, мгПредельное розведення 1: G1. HCI H Зелене забарвлення раствора11: 500002. NH3СI2Сінее фарбування розчину 0,2 0,21: 2500003.Cu2K4Корічневое фарбування розчину / осадщк0.021: 2500000

Таким чином, найбільш чутливою є реакція №3 з K4, що дозволяє виявити в 50 разів меншу кількість міді в розчині, ніж при дії HCI, і в 10 разів менше, ніж при дії NH3.

4 Дробний і систематичний аналіз

Існує два методи виконання якісного аналізу суміші катіонів та аніонів.

Дробний аналіз (метод) полягає в тому, що аналізований розчин ділять на велику кількість порцій і в кожній з них специфічними реакціями виявляють окремі іони. Специфічною реакцією на даний іон називається та реакція, яка дозволяє відкрити його в суміші з іншими іонами специфічними реактивами. Гідність методу - швидкість проведення аналізу. Однак таким шляхом вдається відкрити тільки деякі іони, так як число специфічних реакцій невелика. Часто в розчині присутні іони, які заважають визначенню. Якщо дію цих іонів усунути складно, то застосовують систематичний або послідовний аналіз.

В ході систематичного аналізу дотримуються певну послідовність виявлення шуканих іонів. У цьому випадку поряд з реакціями відкриття окремих іонів доводиться вдаватися до реакцій відділення їх один від одного груповими реагентами. Порядок поділу іонів груповими реагентами повинен проводитися в певній послідовності, яку не можна порушувати. У систематичному ході аналізу іони виділяють зі складної суміші не по одному, а цілими групами, користуючись однаковим ставленням їх до дії групових реактивів.

Методика виконання основних операцій полумікроаналіза

В основі багатьох аналітичних реакцій лежить реакція осадження. До аналізованого розчину в конічної пробірці по краплях додають відповідний реактив. При осадженні необхідно перемішувати розчин. Після випадання осаду треба перевіряти повноту осадження. Для цього після того як рідина над осадом стане прозорою, додають ще краплю осадителя. Якщо в розчині чи не з'явиться каламуть, повнота осадження досягнута. В іншому випадку додають ще кілька крапель осадителя. Якщо для проведення осадження необхідно нагрівати розчин, то пробірки поміщають у водяну баню. Для відділення опадів від розчинів в якісному аналізі застосовують центрифугування. Тому аналіз проводять в конічних центрифужних пробірках. Після закінчення центрифугування щільний осад залишається на дні пробірки, а центрифугат (Надосадова рідина) при цьому освітлюється і від осаду легко відділяється піпеткою або сливанием. Якщо аналізують осад, то перед розчиненням його промивають 2-3 рази невеликою кількістю дистильованої води, кожен раз відокремлюючи фільтрат центрифугуванням. Для зменшення розчинності опадів у промивну воду додають кілька крапель осадителя. Розчинення осадів проводять шляхом повільного (по краплях) додавання розчинника до осаду з одночасними перемішуванням скляною паличкою. При необхідності суміш нагрівають на водяній бані.

5 Методи розділення сумішей катіонів

Застосування різноманітних групових реактивів дозволило розробити різні аналітичні класифікації катіонів (і аніонів). Найбільшого поширення набули сульфидная, кислотно-основна та аміачно-фосфатна класифікації.

Сульфідна класифікація, запропонована ще в 1871 році Н.А. Меншуткіним і з тих пір багато разів піддавалася різним змінам і удосконалювалася завдяки використанню нових реагентів та методик проведення експерименту. Сірководневий метод аналізу, заснований на сульфідної класифікації, має два основних недоліки: токсичність сірководню вимагає спеціально обладнаних хімічних лабораторій; виконання аналізу забирає багато часу.

Схеми якісного хімічного аналізу з застосуванням H2S

Класична сірководнева (сульфідна) схема поділу катіонів на групи

№ групи КатіониГрупповой реагентОбразующіеся соедіненіяПрімечаніеILi +, Na +, , K +, Rb +, Cs +, Mg2 + НетКатіони в амонійному буферному розчині відкривають предварітельноIICa2 +, Sr2 +, Ba2 +, Ra2 + (NH4) 2CO3 в амонійному буферному р-реОс. карбонатовОсажд. при нагр.IIIBe2 +, Zn2 +, Al3 +, Y3 +, Sc3 +, лантаноїди, актиноїди, Ga3 +, In3 +, Tl3 +, Ti (IV), Zr (IV), Hf (IV), Th4 +, V (V), Nb (V), Ta (V), Cr3 +, U (VI), U (IV), Mn2 +, Fe (II), Fe (III), Co2 +, Ni2 + (NH4) 2S в амонійному буферному р-реОс. сульфідів і гідроксідовКісл. р-р нейтр.NH4OH (без ), Насичують газ. H2S (або добавл. Р-р H2S в ацетоні). У присутності (, F ?, ) Осідає і II група, тому їх попередньо відокремлюють. можна видалити іоном Fe3 + в ацетатному буфері, з іонами Zr (IV), Ti (IV) - в солянокислом, Sn (IV) - в азотнокислом р-реIVAu3 +, Ag +, Bi3 +, Cd2 +, Cu2 +, Cu +, Hg2 +, Os (VII), Pb2 +, Pd (II), Pd (IV), Rh (III), Ru (III) H2S при рН? 0,5 оС. сульфідів IV і V груп, після дії (NH4) 2S2 - осад сульфідів IV гр.Частічно осідають In3 +, Zn2 +. Іони Pb2 + (в повному обсязі), Ag +, відокремлюються до обложена. H2S у вигляді хлоридів в нерозчинному ос. при добавл. HCl до вихідної пробеVAs (III, V), Ge (IV), Mo (VI), Re (VII), Sb (III, V), Se (IV), Sn (II, IV), Te (IV) (NH4 ) 2S2действуют на осад сульфідів IV і V группРаствор тиосоли V гр.Прі слабкому нагр. частково потрапляють W (V), V (III), Au (III), Ir (III, IV), Pt (IV)

В основу класичного сірководневого методу покладено поділ найбільш часто зустрічаються з'єднань металів на 5 аналітичних груп в залежності від осадження катіонів тим чи іншим загальним реактивом. При цьому для I групи катіонів (К +, Na +, NH +), загального реактиву немає. Більшість солей цих металів розчинні. Катіони II групи (Mg2 +, Са2 +, Ва2 +, Sr2 +) осідають на відміну від сполук I аналітичної групи у вигляді карбонатів і фосфатів і не осідають на відміну від катіонів III, IV і V груп у вигляді сульфідів.

Загальним реактивом для катіонів III аналітичної групи (Мп2 +, Сг3 +, Zn2 +, Al3 +, Fe3 +, Ni2 +, Со2 +, Т13 +) є сульфід амонію або сірководень в лужному (NH4OH) середовищі, а для IV групи (Cu2 +, Cd2 +, Ag +, Bi3 +, Hg2 + , Pb2 +) і V групи (As3 +, Sb3 +, Sn2 +) - сірководень в кислому середовищі. При цьому сульфіди V аналітичної групи на відміну від сульфідів IV аналітичної групи розчиняються в полісульфіду амонію.

Після поділу катіонів на групи проводиться далі розділення катіонів і якісне виявлення їх вже всередині певної аналітичної групи.

Основними недоліками сірководневого методу з позицій токсикологічної хімії є: 1) недосконалість осадження і розділення катіонів; 2) тривалість аналізу; 3) отруйність газоподібного сірководню і 4) неможливість поєднати якісний аналіз з кількісним при дослідженні однієї навішування об'єкта. Як правило, після якісного аналізу необхідно піддавати дослідженню нову порцію об'єкта для кількісного визначення виявленого елемента.

Недосконалість осадження і розділення сірководнем пов'язано перш за все з різним ступенем розчинності сульфідів металів. Твори розчинності сульфідів варіюють в дуже широких межах.

Твори розчинності сульфідів катіонів коливаються не тільки при переході від одного катіона до іншого, вони не завжди стабільні навіть для одного і того ж катіона. Наприклад, твір розчинності МПБ тілесного кольору 1-10 15, а МПБ зеленого кольору 6,2-10 22. Перша модифікація виходить при насиченні розчину солі Мп2 + на холоду, друга - при нагріванні.

Твори розчинності сульфідів коливаються і в залежності від умов їх утворення: pH середовища, температури розчину, швидкості і тривалості насичення розчину газоподібним сірководнем і інших чинників.

При аналізі по сірководневої схемою часто попередньо виділяють з аналізованого речовини елементи у вигляді летючих сполук за допомогою реактивів, зазначених в дужках: Si (HF); Se, As, Ge (HBr + Br2); Os (HNO3); Ru (HClO4); Re (H2SO4), а також групу благородних металів: Au, Ag, Pt, Pd (Ir, Rh, Hg виділяються неповно).

Осадження ведуть з гарячого розчину, насичуючи його газоподібним H2S, витримують при 70-90 ° З 10-15 хв, охолоджують і знову насичують H2S, закривають посудину і залишають на 15 хв. У присутності молібдену після пропускання H2S додають трохи Н2О2 і знову насичують H2S.

З суміші сульфідів виділяють V групу дією надлишку (NH4) 2S2 при слабкому нагріванні.

Для осадження III групи кислий розчин нейтралізують NH4OH (без ), Додають надлишок його, насичують H2S і знову додають NH4OH. У присутності заважають аніонів разом з III осідає і II група, тому ці аніони попередньо повинні бути видалені. У сучасних умовах це найпростіше зробити за допомогою аніоніта. Крім того, найбільш часто зустрічається іон можна осадити іонами Fe3 + в ацетатному буфері при нагріванні, а також іонами Zr (IV) або Ti (IV) в солянокислом і іонами Sn (IV) - в азотнокислом розчині.

Осадження II групи проводиться (NH4) 2СО3 при нагріванні в амонійному буферному розчині.

Як видно з наведеної схеми класифікації, при дії сірководню на розчин складної суміші катіонів всіх груп катіони I і II груп не випадають в осад у вигляді сульфідів, а обложені сульфіди можуть бути виділені в певній послідовності. Ця послідовність обумовлюється концентрацією сульфід-іона, яка, в свою чергу, безпосередньо залежить від концентрації іонів водню в уже згадуваному розчині. Концентрація іонів сірки в розчині регулюється слабкою сірководневою кислотою, дисоціює за двома сходами з константами дисоціації К1 і К2 відповідно:

H2S Û HS- + H + До 1 = 8,9 ? 10-8Û S2- + H + К2 = 1,3? 10-13

Для реакції H2S? Û 2H + + S2 ?? константа дисоціації

Концентрація насиченого розчину H2S при нормальному тиску і 25 ° З дорівнює або менше 0,1 моль? Л-1 Тоді 2? = 1,2? 10-21 моль? Л-1, т. Е. Концентрація сульфід-іона обернено пропорційна квадрату концентрації іонів водню. Таким чином, змінюючи концентрацію іонів водню, можна управляти концентрацією іонів сірки.

Порівняння величин творів розчинності сульфідів дозволяє розділити їх на дві групи. Одна з них має значення творів розчинності порядку 10-15-10-23, інша - близько 10-27-10-50. Кордон пролягає між сульфідами цинку і кадмію: ПРZnS = 2,5? × 10-22; ПРCdS = 7,9? × 10-27.

Створивши концентрацію іонів сірки, що дозволяє повністю осадити сульфід кадмію і залишити в розчині іон цинку, можна відокремити сульфід кадмію і все менш розчинні сульфіди від сульфіду цинку і більш розчинних сульфідів.

Умовною межею повного осадження кадмію можна вважати його концентрацію, рівну 10-6 моль? Л-1. Для іонів сірки

Моль? Л-1.

Така концентрація сульфід-іона утворюється в розчині H2S при концентрації H +, рівної

Концентрації катіона в аналізованому розчині зазвичай близькі до 0,01 моль? Л-1. Якщо концентрацію цинку прийняти рівною цієї величини, то твір концентрацій іонів? = 0,01? 7,9? 10-21 = 7,9? 10-23, що менше величини добутку розчинності сульфіду цинку ПРZnS = 2,5? 10-22.

Отже, іон Zn2 + і все іони, для яких твори розчинності сульфідів більше, ніж для ZnS, осідати не будуть.

Рівновага в системі осад - розчин встановлюється не відразу. Відомо, що розчинність сполук змінюється з плином часу (найбільша розчинність - у обложені з'єднань). У разі сульфідів це пов'язано, перш за все з тим, що вони осідають в метастабільних і більш розчинних модифікаціях, які при зберіганні сульфідів переходять в більш стабільні і менш розчинні форми. Ці форми різняться структурою кристалічної решітки, іноді кольором (A-MnS -рожевий , B -MnS - зелений) і величинами творів розчинності. Тому при розрахунках умов поділу сульфідів шляхом регулювання кислотності розчину слід використовувати табличні значення ПР тільки свіжоосадженого форм (як правило, більш розчиняються).

У процесах поділу іонів у вигляді сульфідів помітну роль відіграють процеси сорбції і після осадження (що призводять до неповного поділу, зокрема кадмію та цинку), а також утворення стійких колоїдів.

Кислотно-основна класифікація заснована на різній розчинності гідроксидів, хлоридів, сульфатів. Груповими реактивами цього методу є розчини кислот і підстав.

За кислотно-основною класифікацією катіони ділять на шість аналітичних груп

K +, Na +, Mg2 + НетКатіони в раствореХлоріди, сульфати і гідроксиди розчинні у водеIIBa2 +, Sr2 +, Ca2 + H2SO4Ос .: BaSO4, SrSO4, (CaSO4) Сульфати нерозчинні в воді і кислотах. Са2 + частково залишається в р-реIIIAg +, Hg22 +, Pb2 + HClОс .: AgCl, Hg2Cl2, (PbCl2) Хлориди нерозчинні у воді і розведених кислотах. Pb2 + частково залишається в р-реIVZn2 +, Al3 +, Sn (II, IV), Cr3 + NaOH + H2O2 Гідроксиди вищих ступенів окислення р-ми в хат. NaOHVSb (III, V), Bi3 +, Mn2 +, Fe (II, III) NH4OH + H2O2Ос .: HSbO3, Bi2O3? xH2O, MnO (OH) 2, Fe2O3? xH2OГідроксіди нерозчинні в хат. NH4OHVICo2 +, Ni2 +, Cu2 +, Cd2 +, Hg2 +, (Mg2 +) NH4OH + H2O2 Гідроксиди розчинні у хат. NH4OH; гідроксид магнію розчинний в розчинах солей амонію

Оптимізувати процедури поділу або відкриття іонів і інтерпретувати спостережувані сигнали допомагають попередні випробування. В ході попередніх випробувань:

Визначають рН за допомогою універсального індикатора.

Перевіряють ставлення до 6 М HCl. Наявність нерозчинного осаду вказує на можливу присутність хлоридів III групи, сульфатів II групи, SbOCl, BiOCl, PbSO4.

Перевіряють ставлення до надлишку 2 М NaOH. Розчинення осаду вказує на наявність амфотерних гідроксидів.

Зразок розчиняють в 2 М HCl і в окремих пробах дробовим методом виявляють катіони , K +, Na +, Ca2 +, Fe3 +, Co2 +, Mn2 +, Ni2 +, Cr3 +, Mg2 +, використовуючи специфічні і селективні реакції і маскуючи заважають іони.

Виконує аналіз за кислотно-основною схемою має певні переваги:

· використовуються кислотно-основні властивості елементів, здатність до комплексоутворення, амфотерность гідроксидів, що обумовлено їх становище у періодичної системі елементів Д.І. Менделєєва;

· виключається токсична дія сірководню;

· скорочуються витрати часу на аналіз.

· Метод простий, не вимагає дорогих реактивів, легко освоюється.

· Реалізується принцип систематичного ходу аналізу.

Недоліки методу:

· 1. Нечіткість поділу катіонів по групах через відносно високої розчинності PbCl2 і CaSO4 в воді, різного ставлення Sb (III) і Sb (V) до надлишку NaOH, часткового розчинення Cu (OH) 2 в надлишку NaOH.

· 2. Необхідність виконання трудомісткою і тривалою операції переведення сульфатів II групи в карбонати.

· 3. Метод непридатний в присутності ряду аніонів, в тому числі фосфат-іона. У цьому випадку або проводять складні операції видалення заважають аніонів, або виконують аналіз по аміачно-фосфатного методу.

Кислотно-основний метод (як і сірководневий) значно ускладнюється присутністю РО43- -іона, тому при наявності цього іона набуває певні переваги аміачно-фосфатний метод.

Метод заснований на використанні різної розчинності фосфатів у воді, сильних і слабких кислотах, лугах і розчині аміаку. схемою аналізу. Крім того, в даному випадку необхідно дробовим методом встановити наявність або відсутність іонів Na +, K +, NH4 + які будуть введені в подальшому ході аналізу, а також катіонів, що сприяють чи ускладнюють проведення аналізу. До них відносяться Fe2 +, Fe3 +, As (III), As (V), Sn (II), Sn (IV), Cr3 +.

Класифікація катіонів по аміачно-фосфатної схемою

№ группиКатіониГрупповой реагентОбразующіеся соедіненіяПрімечаніяI Na +, K + Немає Фосфати р-ми в водеIII підгрупа: Li +, Mg2 +, Ca2 +, Ba2 +, Sr2 +, Mn2 +, Fe2 + II підгрупа: Al3 +, Cr3 +, Fe3 +, Bi3 + (NH4) 2HPO4 + NH4OHLi3PO4, MgNH4PO4, CaHPO4, MnNH4PO4, FeHPO4 , SrHPO4, BаHPO4, AlPO4, CrPO4, FePO4, BiPO4Фосфати нерозчинні в воді і NH4OH. Фосфати I підгрупи р-ми в СН3СООН. Фосфати II підгрупи нерозчинні в СН3СООН, р-ми в HClIIICo2 +, Ni2 +, Cu2 +, Zn2 +, Cd2 +, Hg2 + NH4OH Фосфати р-ми в NH4OHIVAs (III, V), Sb (III, V), Sn (II, IV) HNO3HSbO3, H2SnO3, H3AsO4Метаоловянная і метасурьмяная кислоти нерозчинні і адсорбують H3AsO4VAg +, Pb2 + HClAgCl, Hg2Cl2, PbCl2Хлоріди нерозчинні в воді і розбавлених кислотах

Після виконання попередніх випробувань приступають до систематичного ходу аналізу.

Переваги методу:

· Чи не застосовується сірководень.

· Чи не заважає присутність іона

· Зберігаючи всі переваги систематичного аналізу, відрізняється експресному і відносно високою чіткістю поділу.

недоліки методу

· Необхідність відкриття великого числа іонів дробовими методами на стадії попередніх випробувань.

· В ході аналізу потрібно додавання SnCl4, Na2HPO4, FeCl3.

· Необхідність переведення солянокислих розчинів в азотнокислі і назад.

2. Кількісний аналіз

Кількісний аналіз - розділ аналітичної хімії, завданням якого є визначення кількості (утримання) елементів, іонів, функціональних груп, з'єднань або фаз в аналізованому об'єкті. Поряд з якісним аналізом кількісний аналіз є одним з основних розділів аналітичної хімії. Залежно від об'єктів дослідження розрізняють неорганічний і органічний аналіз, розділяється, в свою чергу, на елементний, функціональний і молекулярний аналіз. Крім специфічності і чутливості, важливою характеристикою методів кількісного аналізу є точність, тобто значення відносної помилки визначення; точність і чутливість в кількісному аналізі виражають у відсотках. До класичних хімічних методів кількісного аналізу відноситься гравиметрический аналіз, заснований на точному вимірі маси визначуваної речовини, а також об'ємний аналіз. Останній включає титриметрический аналіз - метод вимірювання об'єму розчину реагенту, витраченого на реакцію з аналізованих речовиною, і газовий об'ємний аналіз - метод вимірювання обсягу аналізованих газоподібних продуктів. В рамках курсу аналітичної хімії детально вивчаються гравиметрический і титриметрический методи аналізу.

1 Гравіметричний метод аналізу

Гравіметрія (від лат. Gravis-важкий і грец. Metreo-вимірюю) - сукупність методів кількісного аналізу, заснованих на вимірі маси визначається компонента, виділеного з аналізованої проби або у вільному стані, або у вигляді сполуки відомого складу. Аналітичним сигналом в гравіметрії є маса. Гравіметрію можна застосовувати для визначення практично будь-яких компонентів аналізованого об'єкта, якщо їх вміст у зразку перевищує 0,1%. Гравіметрія є безеталонного методом. Основною перевагою гравіметрії є висока надійність результатів. Похибка визначення не перевищує 0,1-0,2%. Недоліки пов'язані з великою трудомісткістю і тривалістю аналітичних операцій, труднощами при визначенні дуже малих кількостей речовин, а також невисокою селективністю. Тому в масових лабораторних аналізах його по можливості замінюють іншими методами. У гравіметричного аналізу зазвичай виділяють дві групи методів: осадження та отгонка. Найбільше практичне значення мають методи осадження. З частини досліджуваного речовини відомої маси (навішування) визначається компонент виділяють той чи інший спосіб у вигляді якого-небудь з'єднання.

Безпосереднє виділення можливо тільки в небагатьох випадках, наприклад, видалення гігроскопічної або кристалізаційної води нагріванням. Зазвичай же навішення твердої речовини переводять в розчин, з якого за допомогою відповідного реагенту виділяють визначається компонент у вигляді практично нерозчинної речовини (осідає форма). Осад відокремлюють фільтруванням, декантацією або іншими способами, відмивають від слідів сорбованих компонентів, часто переосаждают. Потім його висушують або прожарюють до утворення стійкого з'єднання чітко визначеного складу (вагова, гравіметрична форма), масу якого вимірюють.

Наприклад, при визначенні Са2 + осідає форма - СаС2О4, вагова форма - СаО або СаСО3. Знаючи маси навіски (а) і ваговій форми (b), розраховують вміст х (% по масі) визначається компонента:

= (BF / a). 100 (2)

Множник F, званий гравиметрическим фактором, дорівнює змістом визначається компонента в 1 г його ваговій форми:

MМ1 / nМ2 (3),

де m і n - стехіометричні коефіцієнти в рівнянні хімічного перетворення виділяється компонента в його вагову форму, М1 - молярна маса визначається компонента, М2 - молярна маса гравіметричної форми. Наприклад, при визначенні заліза по масі Fe2O3 m = 2, n = 1. У тих випадках, коли визначаються компоненти утворюють леткі сполуки, можуть застосовуватися методи відгону. Розкладання проб з виділенням газоподібних продуктів досягається прожарювання або дією реагентів (кислот, лугів та ін.) При нагріванні. Летючий компонент пропускають через розчин-поглинач, і по збільшенню маси розчину обчислюють кількість виділився з проби газоподібного продукту (прямі методи). Масу залишку речовини можна визначати після видалення з нього летючого продукту. Зміст компонента в таких випадках знаходиться по різниці маси до і після відгону (непрямі методи).

2 Титриметричний метод аналізу

Титриметричних називають методи аналізу, засновані на вимірі кількості реагенту, витраченого для повного протікання реакції з обумовленою речовиною. Кількість реагенту визначають найчастіше шляхом точного вимірювання об'єму його розчину, який пішов на реакцію. Титрування - це операція, при якій до розчину досліджуваної речовини поступово додають невеликі порції стандартного розчину реагенту до того моменту, поки витрачений кількість реагенту не стане еквівалентним кількістю визначається речовини. Реагенти, що використовуються при титриметричних визначеннях, називають титрантів. Момент титрування, при якому кількість доданого титранту стає еквівалентним кількістю визначається речовини, називається точкою еквівалентності. Речовини реагують між собою в еквівалентних кількостях. Еквівалент - умовна чи реальна частка, яка може приєднувати, вивільняти, заміщати один іон водню в кислотно-основних реакціях або бути еквівалентна одному електрону в окислювально-відновних реакціях.

де n - хімічне кількість, N - молярна концентрація еквівалента, а V - об'єм, в якому розчинено речовина, то для двох стехіометрично реагуючих речовин справедливо співвідношення:

Отже, можна знайти невідому концентрацію одного з речовин, якщо відомі обсяг його розчину та обсяг і концентрація прореагував з ним речовини. Розрахунок маси визначається речовини (А), що міститься у взятому на титрування обсязі титруемого розчину, проводять за наступною формулою:

(А) = Vт · Nт · Е (А) (5)

де: m (A) - маса визначається речовини, г; Vт - об'єм титранту, витраченого на титрування, л; Nт - молярна концентрація еквівалента титранту, моль / л; Е (А) - молярна маса еквівалента визначається речовини, г / моль-екв.

Реакція титрування повинна відповідати наступним вимогам: - бути строго стехіометрічной;

протікати швидко;

протікати кількісно;

повинен існувати надійний спосіб фіксування точки еквівалентності.

Експериментально закінчення процесу титрування проводять в момент зміни кольору індикатора або будь-якого фізико-хімічного властивості розчину. Ця точка, яка називається кінцевою точкою титрування, в загальному випадку не збігається з теоретично розрахованою точкою еквівалентності. Методи титриметрического аналізу класифікують:

за типом хімічної реакції, що лежить в основі аналізу речовин. Відповідно до цього тітріметріческіе визначення підрозділяють на наступні основні методи: кислотно-лужний, комплексометріческого, окислювально-відновну і осаджувальних титрування.

за способом виконання (пряме, зворотне, заместительное, непряме, реверсивний);

за способом виконання паралельних визначень (метод окремих наважок і метод піпетування).

Вимірювання обсягів. Для точного вимірювання обсягів в кількісному хімічному аналізепріменяются мірні колби, піпетки і бюретки.

Мірні колби. Вони служать для приготування стандартних розчинів і для розведення досліджуваних розчинів до певного обсягу. Це плоскодонні колби з довгим вузьким горлом, на яке нанесена кругова мітка. Обсяг, зазначений на стінці колби, відповідає обсягу рідини (при температурі калібрування), якщо колба наповнена так, що нижня частина меніска рідини стосується мітки, причому доведення об'єму рідини до мітки повинно здійснюватися так, щоб очі спостерігача і мітка знаходилися на одному рівні (мітка зливається в пряму лінію). На горлі колби над міткою не повинно бути крапель рідини, внутрішні стінки колби повинні бути чистими, і рідина повинна змочувати їх рівним шаром. Закривають колби спеціальними притертими пробками. Нагрівати мірні колби не можна, інакше може статися деформація скла, що спричинить за собою зміну їх місткості.

Стандартні розчини. Для проведення титриметрического аналізу необхідно знати концентрацію титранту. Титрант з відомою концентрацією називають стандартним розчином. За способом приготування розрізняють первинні і вторинні стандартні розчини. Первинний стандартний розчин готують розчиненням точної кількості чистого хімічної речовини відомого стехіометричного складу в певному обсязі розчинника. Вторинний стандарт одержують у такий спосіб: готують розчин з приблизною концентрацією, близькою до бажаної, і визначають його концентрацію (стандартизують) по невластивому первинного стандарту.

Первинні стандарти повинні відповідати ряду вимог:

) Склад з'єднання повинен строго відповідати хімічною формулою. Кількість домішок не повинно перевищувати 0,05%.

) Речовина має бути стійким при кімнатній температурі, не повинно бути гігроскопічним, окислюватися атмосферним киснем, поглинати вуглекислий газ з повітря, змінювати масу при висушуванні.

) Речовина має володіти по можливості великою молекулярною масою, щоб зменшити вплив помилки зважування.

Для приготування багатьох стандартних розчинів можна скористатися фіксанали. Фіксанал є ампулу, в якій запаяні точно відоме кількість стандартного речовини або розчину.

2.3 Окислительно-відновне титрування. иодометрии

Іодометріческім титруванням називається титриметрический метод аналізу, заснований на визначенні кількості йоду, витраченого для повного протікання реакції з речовиною, що володіє відновними властивостями, або виділився в результаті реакції KI з речовиною, що володіє окислювальними властивостями. В основі йодометрической визначень лежить таке рівновагу:

2? = 3I-; Е0 = + 0,545 В.

Як титрантів в йодометрическом титрування використовують йод і тіосульфат натрію.

Приклад. Стандартизація розчину тіосульфату натрію. Для стандартизації розчинів тіосульфату натрію використовують біхромат калію. Реакції Na2S2O3 з K2Cr2O7 і іншими сильними окислювачами протікають нестехіометричних, тому стандартизацію розчину тіосульфату натрію проводять способом замісного титрування: при взаємодії K2Cr2O7 з надлишком KI утворюється еквівалентну першому речовини кількість йоду, який потім титрують стандартизовані розчином Na2S2O3:

O72- + 6I- + 14H + = 2Cr3 + + 3I2 + 7H2O + S2O32- = 2I- + S4O62- (або - + S2O32- = 3I- + S4O62-)

Кінцеву точку титрування в иодометрии виявляють, частіше за все, по зникненню або появи забарвлення йод-крохмального комплексу.

Ацидиметрія. До методу кислотно-основного титрування відносять тітріметріческіе визначення, в основі яких лежить реакція: + + ОН- = Н2О

За цим методом можливе визначення різних кислот, підстав, деяких солей, визначення жорсткості води, азоту в органічних сполуках і т.д. Як титрантів зазвичай використовують розчини соляної і сірчаної кислот, розчини лугів.

Окислювально-відновну титрування. Окислювально-відновним титруванням називають групу титриметричних методів аналізу, заснованих на використанні окислювально-відновних реакцій. До найважливіших методів окисно-відновного титрування відносять иодометрии, перманганатометрія, біхроматометрію, цериметрія і ін.

Перманганатометрія. Перманганатометріческім титруванням називається

титриметрический метод аналізу, заснований на використанні в якості титранту розчин KMnO4. Оскільки титрант має інтенсивне забарвлення, перманганатометріческое титрування проводять без індикатора. Кінцеву точку титрування виявляють по появі або зникнення забарвлення KMnO4. Перманганатометріческое титрування найчастіше проводять в кислому середовищі, рідше - в нейтральній. Для створення кислого середовища застосовують сірчану кислоту, оскільки азотна кислота сама є сильним окислювачем, а хлороводородная, навпаки, може окислюватися титрантом. В основі методу лежить таке рівновагу:

MnO4- + 5? + 8H + = Mn2 + + 4H2O; Е0 = +1,51 В.

Біхроматометрія. Біхроматометріей називається титриметрический метод аналізу, заснований на використанні в якості титранту розчин K2Cr2O7. В основі методу лежить таке рівновагу:

Сr2O72- + 14H + + 6 ?? 2Cr3 + + 7H2O; Е0 = +1,33 В

Для виявлення кінцевої точки в біхроматометріческом титрування використовують окислювально-відновні індикатори.

4 Комплексонометріческое титрування

Комплексонометріческое титрування засноване на реакціях утворення хелатних комплексів при взаємодії катіонів металів з амінополікарбоновимі кислотами (комплексонами). З численних амінополікарбонових кислот найбільш часто використовують етилендіамінтетраоцтової кислоти (H4Y):

Внаслідок низької розчинності в воді сама кислота не підходить для приготування розчину титранту. Для цього зазвичай використовують дигідрат її динатриевой солі Na2H2Y2H2O (ЕДТА, трилон Б). Реакції взаємодії різних катіонів з ЕДТА в розчині можна уявити рівняннями:

Са2 + + H2Y2- = CaY2- + 2H ++ + H2Y2- = BiY- + 2H +++ H2Y2- = ThY + 2H +

Видно, що незалежно від заряду катіона утворюються комплекси із співвідношенням компонентів 1: 1. Отже, молярна маса еквівалента ЕДТА і визначається іона металу рівні їх молекулярним масам. Ступінь протікання реакції залежить від рН і константи стійкості комплексонату. Катіони, що утворюють стійкі комплексонати, наприклад, Fe (III), можуть бути відтитровані в кислих розчинах. Іони Са (II), Mg (II) та інші, що утворюють порівняно менш стійкі комплексонати, титрують при рН? 9 і вище. Кінцеву точку титрування визначають за допомогою металлоіндікаторов - органічних речовин, що змінюють своє забарвлення (або флуоресценцію) в залежності від концентрації катіонів металу в розчині. Найчастіше в аналізі використовуються так звані металлохромние індикатори, що утворюють з катіонами металів внутрішньокомплексні з'єднання, забарвлення яких відрізняється від забарвлення вільного індикатора, причому комплекс визначається металу з комплексоном міцніше комплексу цього металу з індикатором. Найбільш поширений металлохромний індикатор - еріохром чорний Т (хромоген). Його використовують в твердому вигляді: індикатор змішують у співвідношенні 1: 200 з будь-яким індиферентним наповнювачем, наприклад, NaCl або KCl.

3. Поділ запропонованої суміші

Вихідна проба:

AgNO3, CuSO4, NiS04, ZnCl2, MnCl2, NH4OH

AgNO3 + HCl = AgCl? + HNO3 білий осад MnCl2 + 2NaOH = Mn (OH) 2? + 2NaCl студнеобразная світло-рожевий осад ZnCl2 + 4NaOH = Na2ZnO2 + 2NaCl + 2H2OОсадокAgCl + 2NH4OH = Cl + 2H2O Mn (OH) 2 + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O Na2ZnO2 + 2H2SO4 = ZnSO4 + Na2SO4 + 2H2OCl + KI = AgI? + KCl жовтий осад Ag (NH3) 2 + + I- = AgI + 2NH3 MnSO4 + H2O2 + 2NH4OH = MnO (OH) 2? + (NH4) 2SO4 + H2O бурий осад Mn2 + + H2O2 + 2OH- = MnO (OH) 2 + H2O Zn SO4 + 2 (NH4) 2 + CoCl2 = Co? Zn? + NH4Cl + (NH4) 2SO4 блакитний осад Zn2 + + 2 + Co2 + = Co? ZnСuSO4 + 4 NH ?OH "SO4 + 4H ?O NiSO4 + 6NH ?OH "SO4 + 6H ?OРаствор + H2SO4 = CuS04 + 4NH4 + H2SO4 = NiSO4 + 6NH4 NH4OH + H2SO4 = (NH4) 2SO4 + H ?OCuS04 + H2S = CuS? + H2SO4 темний осад NiSO4 + H2S = NiS? + H2SO4 чорний осад (NH4) 2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2H2OCuS + HNO3 = Cu (NO3) 2 + H2S NiS + HNO3 = Ni (NO3) 2 + H2SCu (NO3) 2 + Fe = Fe (NO3) 3 + Cu Ni (NO3) 2 + Fe = Fe (NO3) 3 + Ni

Реакції на аніони

SO42BaCl ?+ Na ?SO4 "2NaCl + BaSO4 $білий осад Ba² ?+ SO42- "BaSO4Cl ?Ag ?+ Cl ?"AgCl $AgCl $+ 2NH ?OH "Cl + 2H ?O C l + H ?"AgCl? + 2NH ?NO ??2NO ??+ 8H ?+ 3Cu "3Cu² ?+ 4H ?O + 2NO #; 2NO + O ?(Повітря) " 2NO ?

4. Методи і методика визначення катіона Сu2 +

1 Загальна характеристика катіонів V аналітичної групи

До п'ятої групи відносять катіони d-елементів - Сu2 +, Ni2 +, Co2 +, Cd2 +, Hg2 +, які при взаємодії з водним розчином аміаку в еквівалентних кількостях дають осад гідроксидів, основних солей або амідокомплексов (Hg), розчинних в надлишку реагенту з утворенням амінокомплекси. Груповий реагент - концентрований розчин аміаку. Утворені амінокомплекси M (NH3) 42+ мають різну стійкість. Найменш стійким є іон гексааммінкобальта (II). Він утворюється лише при досить великому надлишку NH3. Іон Со2 + легко окислюється до іона С3 +, тому під дією окислювачів іон Co (NH3) 62+ (K = 2,45? 105) переходить в більш міцний іон Co (NH3) 63+ (Kуст = 1,62 1035).

Амінокомплекси ртуті (II) утворюються тільки при дуже великому надлишку аміаку і солей амонію. Амінокомплекси можуть бути зруйновані при дії кислот, що пов'язують NH3 в іон амонію:

У водних розчинах катіони V групи знаходяться в гідратованому стані у вигляді аквакомплексів типу Cu (H2O) 62+. Аквакомплекси Со2 +, Ni2 + і Си2 + пофарбовані: Со (Н2О) 62+ - рожевого кольору, Ni (H2O) 62+ - зеленого кольору, Cu (H2O) 62+ - блакитного кольору. Забарвлення аквакомплексів - один з характерних ознак, що вказують на наявність цих іонів в розчині. Випарювання розчинів або дію дегидратирующих речовин, наприклад, спирту, викликає зміна забарвлення цих іонів. Так, рожеве забарвлення комплексу Со (Н2О) 62+ замінюється на синю внаслідок дегідратації комплексних іонів і заміни молекул води іншими лігандами.

Крім амміно- і аквакомплексів катіони V групи здатні утворювати і інші комплексні сполуки (наприклад, HgBr42-, CdI42, Co (SCN) 3, Cu (S2O3) 22- і ін.), Більшість мають характерну забарвлення.

Мідь, кобальт і ртуть утворюють з'єднання з різним ступенем окислення іонів, тому для їх виявлення можуть бути використані реакції окислення-відновлення.

Дія групового реактиву на катіони V групи

Розчин NH4OH, доданий до розчинів солей катіонів V групи в еквівалентних кількостях, тримає в облозі ці катіони у вигляді білих або забарвлених основних солей, гідроксидів і амідокомплексов:

CuSO4 + 2NH4OH? (CuOH) 2SO4? + (NH4) 2SO4, блакитно-зелений

CoCl2 + NH4OH? CoOHCl? + NH4Cl, синій

NiSO4 + 2NH4OH? (NiOH) 2SO4? + (NH4) 2SO4, світло-зелений

CdCl2 + 2NH4OH? Cd (OH) 2? + 2NH4CI, Білий

HgCl2 + 2NH4OH? Cl? + NH4C1 + 2H2O. білий

В надлишку NH4OH ці опади розчиняються з утворенням амінокомплекси різного забарвлення. Освіта комплексу гексааммінкобальта (II) і тетрааммінртуті (II) відбувається в присутності NH4C1 при нагріванні:

(CuOH) 2SO4 + 8NH4OH? 22+ + SO42- + 2ОН- + 8Н2О, яскраво-синій + 5NH4OH + NH4 +? 2+ + Сl- + 6Н2О, жовто-бурий

(NiOH) 2SO4 + 12NH4OH? 2Ni (NH3) 62+ + SO42- + 2OH- + 12H2O, синій (OH) 2 + 4NH4OH? 2+ + 2OH- + 4H2O, безбарвний

Cl + 2NH4OH + NH4 +? 2+ + Сl- + 2H2O. безбарвний

Гексааммінкобальт (II) окислюється киснем повітря до гексааммінкобальта (III) вишнево-червоного кольору. У присутності окислювачів (Н2О2) освіту гексааммінкобальта (III) відбувається миттєво:

СоС12 + 10NH4OH + 2NH4C1 + Н2О2? 2C13 + 12Н2О.

Виконання реакцій. О п'ятій пробірок помістити по 3 краплі розчинів солей Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Cd2 + і Hg2 + і додати в кожну 1-2 краплі 2 М розчину NH4OH. До отриманих опадів основних солей міді, нікелю та кадмію додати при перемішуванні кілька крапель концентрованого розчину NH4OH до розчинення опадів. Осад основної солі кобальту розділити на дві частини. До однієї додати 3-4 краплі 3% розчину Н2О2, а потім обидві частини осаду розчинити, додавши кілька крапель концентрованого розчину NH4OH і насиченого розчину NH4C1. Осад амідокомплекса ртуті розчинити в декількох краплях концентрованого розчину NH4OH і насиченому розчині NH4C1 при нагріванні.

2 Приватні аналітичні реакції іонів Сu2 +

Гексаціаноферрат (II) калію K4 осаджує іон Сu2 + у вигляді гексаціаноферрата (II) міді червоно-бурого кольору:

2Cu2 + + Fe (CN) 62-? Cu2 ?.

Осад не розчиняється у розведених кислотах, але розкладається лугами з утворенням Сu (ОН) 2.

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину CuSO4 додати 1-2 краплі реактиву. Осад розділити на дві частини, до однієї додати 2-3 краплі 2 М розчину НС1, до іншої - 2-3 краплі 2 М розчину NaOH.

Тіосульфат натрію Na2S2O3 при нагріванні осаджує сульфід одновалентних міді:

2CuSO4 + 2Na2S2O3 + H2O? Cu2S? + 2S + 2Na2SO4 + Н2SO4.

Виконання реакції. У пробірку помістити 2-3 краплі розчину CuSO4, додати 4-5 крапель води, 2-3 краплі 1 М розчину H2SO4 (до явно кислої реакції) і півтораразове кількість насиченого розчину тіосульфату натрію Na2S2O3. Перемішати, нагріти. Освіта темно-бурого осаду суміші Cu2S з сіркою свідчить про присутність міді в розчині. Так як Cd2 + при дії тіосульфату натрію в кислому середовищі не утворює осаду сульфіду, ця реакція може бути використана для відділення Cu2 + від Cd2 +.

Розчин аміаку, взятий без надлишку, утворює з розчином солі міді осад Cu (OH) 2SO4 синьо-зеленого кольору. Осад розчинний в розведених кислотах і в надлишку аміаку. При розчиненні в надлишку аміаку утворюється комплексна сполука 2, забарвлене в яскраво-синій колір.

SO4 + 10NH4OH? 2 (OH) 2 + (NH4) 2SO4 + 8H2O.

Виконання реакції. До 5-6 крапель розчину, що містить іони міді, додають 2-3 краплі концентрованого аміаку і збовтують. Інтенсивно-синє забарвлення розчину вказує на присутність іонів Cu2 +.

4. Реакція фарбування полум'я. Солі міді забарвлюють безбарвне полум'я пальника в синій або зелений колір

Визначення міді методом замісного титрування, яке засноване на реакції:

Cu2 + + 4I- = 2CuI? + I2.

Мідь (II) в даному випадку виступає в якості окислювача. В результаті окислення йодид-іонів утворюється йод, кількість якого визначають, оттітровивая його розчином тіосульфату натрію. Кількість тіосульфату натрію еквівалентно кількості виділився йоду, яке, в свою чергу, еквівалентно і кількості міді (II), яка набрала в реакцію. Таким чином, за обсягом розчину Na2S2O3, витраченого на титрування йоду, розраховують кількість вступила в реакцію міді (II).

Хід роботи

) Бюретку готують до титрування, як зазвичай, і заповнюють її розчином тіосульфату натрію.

) Готують мірну колбу з аналізованих розчином солі міді і доводять об'єм розчину до мітки дистильованою водою.

) У колбу для титрування поміщають 15-20 мл 10% розчину KI. Вносять туди ж піпеткою 10 мл розчину солі міді з мірної колби і 3 мл розчину H2SO4 (1: 4). Колбу для титрування накривають годинниковим склом і ставлять у темне місце приблизно на 5 хвилин.

) Побурілу від виділився йоду розчин титрують з бюретки розчином тіосульфату натрію до тих пір, поки забарвлення не стане солом'яно-жовтої. Після цього додають кілька крапель розчину крохмалю і продовжують титрувати до знебарвлення синього розчину.

) Титрування проводять 3 рази. За отриманим усередненим значенням обсягу тіосульфату натрію розраховують вміст міді (в грамах) у виданій пробі, не забуваючи при цьому врахувати обсяг аліквоти взятого на титрування розчину.

) Розраховують відносну похибку визначення

висновок

Значення аналітичної хімії визначається необхідністю суспільства в аналітичних результатах, у встановленні якісного і кількісного складу речовин, рівнем розвитку суспільства, суспільною потребою в результатах аналізу, так само і рівнем розвитку самої аналітичної хімії.

Цитата з підручника з аналітичної хімії Н.А. Меншуткина 1897 року випуску: "Представивши весь хід занять з аналітичної хімії у вигляді завдань, вирішення яких надано займається, ми повинні вказати на те, що для подібного рішення задач аналітична хімія дасть строго певний шлях. Ця визначеність (систематичність вирішення завдань аналітичної хімії) має велике педагогічне значення. Займається привчається при цьому застосовувати властивості з'єднань до вирішення питань, виводити умови реакцій, комбінувати їх. Весь цей ряд розумових процесів можна виразити так: аналітична хімія привчає хімічно думати. Досягнення останнього представляється найважливішим для практичних занять аналітичної хімією ".

Список використаної літератури

1.Алексєєв В.М. Курс якісного хімічного полумікроаналіза. - М .: Хімія, 1979. - 584 с.

.Бессероводородние методи якісного полумікроаналіза / під заг. ред. Крешкова А.П. - М .: Висш.шк. 1971. - 222 с.

.Васильєв В.П. Аналітична хімія: У чотирьох частинах. - М .: Вища. шк., 2004.

.Васильєв А.М. Збірник завдань по аналітичній хімії. - М .: Госхіміздат. - 1985, 275 с.

.Золотов Ю.А. Основи аналітичної хімії. кн. 1. - М .: Вища. шк., 2004. - 360 с.

.Лур'є Ю.Ю. Довідник по аналітичної хімії. - М .: Хімія 1971.- 453 с.

.Мурашова В.І., Тананаева А.Н., Ховякова Р.Ф. Якісний хімічний дробовий аналіз. - М .: Хімія, 1976. - 279 с.

.Харитонов Ю.Я. Аналітична хімія. Аналітика 1. Загальні теоретичні основи. Якісний аналіз. - М .: Вища. шк., 2001. - 615 с.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення будь-ліби теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть послуги репетиторства з тематики.
Відправ заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

I. Уже в ході дослідження можна припускати про його результати, але зазвичай ці висновки розглядають як попередні, а більш достовірні і ґрунтовні дані можна отримати лише в результаті ретельного аналізу.

Аналіз даних в соціальній роботі полягає в інтеграції всієї зібраної інформації і в приведенні її до вигляду, зручного для пояснення.

Методи аналізу соціальної інформації можна умовно розділити на два великі класи відповідно до тією формою, в якій ця інформації представлена:

– якостнедержавні методи орієнтовані на аналіз інформації, представленої головним чином в словесноїформі.

– кількісніметоди носять математичний характер і являють собою прийоми обробки цифровийінформації.

Якісний аналіз є попередньою умовою для застосування кількісних методів, він спрямований на виявлення внутрішньої структури даних, тобто на уточнення тих категорій, які використовуються для опису досліджуваної сфери реальності. На цій стадії відбувається остаточне визначення параметрів (змінних), необхідних для вичерпного опису. Коли є чіткі описові категорії, легко перейти до найпростішої вимірювальної процедури - підрахунку. Наприклад, якщо виділити группулюдей, які потребують певної допомоги, то можна підрахувати кількість таких людей в даному мікрорайоні.

При якісному аналізі виникає необхідність провести стиснення інфорції,тобто отримати дані в більш компактному вигляді.

Основним прийомом стиснення інформації виступає кодування процес аналізу якісної інформації, який включає виділення смислових сегментівтексту або реальної поведінки, їх категоризацію (називання) іреорганізацію.

Для цього в самому тексті знаходять і відзначають ключовіслова,тобто ті слова і вирази, які несуть головну смислове навантаження, прямо вказують на зміст тексту в цілому або його окремого фрагмента. Використовуються різні типи виділення: підкреслення однієї або двома лініями, кольорове маркування, наносять позначки на полях, які можуть носити характер як додаткових значків, так і коментарів. Наприклад, можна виділяти ті фрагменти, де клієнт говорить про себе. З іншого боку, можна виділяти все, що стосується його здоров'я, можна розділити ті проблеми, які клієнт в змозі вирішити сам, і ті проблеми, для вирішення яких він потребує сторонньої допомоги.

Подібні за змістом фрагменти метятся аналогічним чином. Це дозволяє легко їх ідентифікувати і при необхідності собіратьвместе. Потім виділені фрагменти відшукують за різними рубриками. Аналізуючи текст, можна порівняти окремі його фрагменти між собою, виявляючи схожість і відмінності.

Оброблений таким чином матеріал стає легко доступним для огляду. Головні моменти виступають на перший план, як би підносячись над масою деталей. З'являється можливість аналізувати відносини між ними, виявляти їх загальну структуру і на цій основі висувати деякі пояснювальні гіпотези.

Коли вивчається одночасно кілька об'єктів (як мінімум два) і коли зіставлення з метою виявлення подібностей і відмінностей стає основним прийомом аналізу застосовується порівняльний метод. Кількість досліджуваних об'єктів тут невелика (найчастіше два або три), і кожен з них вивчається досить поглиблено і всебічно.

Необхідно знайти таку форму представлення даних, яка найбільш зручна для аналізу. Основним прийомом тут виступає схематизація.Схема завжди спрощує реальні відносини, огрубляет справжню картину. У цьому сенсі схематизація відносин є одночасно і стисненням інформації. Але вона передбачає також знаходження наочної і легко доступній для огляду форми подання інформації. Цій меті служить зведення даних в таблиціабо діаграми.

Для зручності порівняння матеріал зводять в таблиці. Загальна структура таблиці така: кожна клітина являє собою перетин рядка і стовпця. Таблиця зручна тим, що в неї можна включати як кількісні, так і якісні дані. Сенс таблиці в тому, щоб її можна було окинути поглядом. Тому зазвичай таблиця повинна уміщатися на одному аркуші. Зведена таблиця, яка використовується для аналізу, часто чертится на великому аркуші паперу. Але більшу таблицю завжди можна розбити на кілька частин, тобто зробити з неї кілька таблиць. Найчастіше рядок відповідає одному випадку, а стовпці представляють його різні аспекти (ознаки).

Ще одним прийомом стисненого та наочного подання інформації служать діаграми. Існують різні типи діаграм, але практично всі вони є структурними схемами, на яких умовними постатями (прямокутниками або овалами) зображуються елементи, а лініями або стрілками - зв'язку між ними. Наприклад, за допомогою діаграми зручно представити структуру будь-якої організації. Елементами її виступають люди, точніше - посади. Якщо організація велика, то в якості елементів вибираються більші структурні елементи - підрозділи. За допомогою діаграми легко уявити ієрархію відносин (систему підпорядкування): старші посади розташовуються на схемі вище, а молодші - нижче. Лінії, що з'єднують елементи, точно вказують, хто кому безпосередньо підпорядковується.

Подання у вигляді діаграм цілком можна використовувати і для виявлення логічної структури подій або тексту. У цьому випадку спочатку проводиться смисловий аналіз і намічаються вузлові події або компоненти, а потім вони представляються в графічній формі так, щоб максимально ясною ставала зв'язок між ними. Зрозуміло, що схематизація призводить до огрубіння картини за рахунок опускання багатьох деталей. Однак відбувається стиснення інформації, перетворення її в вид, зручний для сприйняття і запам'ятовування.

Таким чином, основними прийомами якісного аналізу є кодування і наочне уявлення інформації.

II. Кількісний аналіз включає методи статистичного опису вибірки і методи статистичного висновку (перевірки статистичних гіпотез).

Кількісні (статистичні) методи аналізу широко застосовуються в наукових дослідженнях взагалі і в соціальних науках зокрема. Соціологи вдаються до статистичних методів для обробки результатів масових опитувань громадської думки. Психологи застосовують апарат математичної статистики для створення надійних діагностичних інструментів - тестів.

Всі методи кількісного аналізу прийнято розділяти на дві великі групи. методи Статістіческого описуспрямовані на отримання кількісної характеристики даних, отриманих в конкретному дослідженні. методи статистичноговиведеннядозволяють коректно поширювати результати, отримані в конкретному дослідженні, на все явище як таке, робити висновки загального характеру. Статистичні методи дозволяють виявляти стійкі тенденції і будувати на цій основі теорії, призначені для їх пояснення.

Наука завжди має справу з різноманітністю дійсності, але своє завдання вона бачить у виявленні стану речей, деякою стійкості всередині спостережуваного різноманітності. Статистика постачає зручними прийомами такого аналізу.

Для використання статистики потрібні дві основні умови:

а) необхідно мати дані про групу (вибірці) людей;

б) ці дані повинні бути представлені в формалізованому (кодифицированном) вигляді.

Потрібно враховувати можливу похибку вибірки, так як для дослідження беруться тільки окремі респонденти, немає ніякої гарантії, що вони є типовими представниками соціальної групи в цілому. Помилка вибірки залежить від двох моментів: від розміру вибірки і від ступеня варіації ознаки, який цікавить дослідника. Чим більше вибірка, тим менше ймовірність того, що в неї потраплять індивіди з крайніми значеннями досліджуваної змінної. З іншого боку, чим менше ступінь варіації ознаки, тим в цілому ближче буде кожне значення до істинного середнього. Знаючи розмір вибірки, і отримавши міру розсіювання спостережень, неважко вивести показник, який називається стандартна помилка середнього.Він дає інтервал, в якому повинна лежати справжня середня популяції.

Статистичний висновок являє собою процес перевірки гіпотез. Причому спочатку завжди висувається припущення, що спостерігаються відмінності носять випадковий характер, тобто вибірка належить до тієї ж генеральної сукупності. У статистиці таке припущення отримало назву нульова гигіпотез.

Аналіз речовини може проводитися з метою встановлення якісного або кількісного його складу. Відповідно до цього розрізняють якісний і кількісний аналіз.

Якісний аналіз дозволяє встановити, з яких хімічних елементів складається аналізоване речовина і які іони, групи атомів або молекули входять до його складу. При дослідженні складу невідомої речовини якісний аналіз завжди передує кількісному, так як вибір методу кількісного визначення складових частин аналізованого речовини залежить від даних, отриманих при його якісному аналізі.

Якісний хімічний аналіз здебільшого ґрунтується на перетворенні аналізованого речовини в якесь нове з'єднання »володіє характерними властивостями: кольором, певним фізичним станом, кристалічної або аморфної структурою, специфічним запахом і т. П. Хімічне перетворення, що відбувається при цьому, називають якісною аналітичної реакцією , а речовини, що викликають це перетворення, називають реактивами (реагентами).

Наприклад, для відкриття в розчині Fe +++ іонів аналізований розчин спочатку подкисляют хлористоводневою кислотою, а потім додають розчин гексаціаноферрата (II) калію K4.В присутності Fe +++ випадає синій осад гексаціаноферрата (II) заліза Fe43. (Берлінська лазур):

Іншим прикладом якісного хімічного аналізу може служити виявлення солей амонію шляхом нагрівання аналізованого речовини з водним розчином їдкого натру. Іони амонію в присутності OH- іонів утворюють аміак, який впізнають по запаху або по посиніння вологою червоною лакмусового паперу:

У наведених прикладах розчини гексаціаноферрата (II) калію і їдкого натру є відповідно реактивами на Fe +++ і NH4 + іони.

При аналізі суміші декількох речовин, близьких за хімічними властивостями, їх попередньо поділяють і тільки потім проводять характерні реакції на окремі речовини (або іони), тому якісний аналіз охоплює не тільки окремі реакції виявлення іонів, але і методи їх розподілу.

Кількісний аналіз дозволяє встановити кількісні співвідношення складових частин даної сполуки або суміші речовин. На відміну від якісного аналізу кількісний аналіз дає можливість визначити зміст окремих компонентів аналізованого речовини або загальний вміст визначається речовини в досліджуваному продукті.

Методи якісного та кількісного аналізу, що дозволяють визначати в уже згадуваному речовині зміст окремих елементів, називають елементним аналізом; функціональних груп - функціональним аналізом; індивідуальних хімічних сполук, що характеризуються певним молекулярною вагою, - молекулярним аналізом.

Сукупність різноманітних хімічних, фізичних і фізико-хімічних методів розділення і визначення окремих структурних (фазових) складових гетерогенних! систем, що розрізняються за властивостями і фізичною будовою та обмежених один від одного поверхнями розділу, називають фазовим аналізом.

Кількісний аналіз виражається послідовністю експериментальних методів, що визначають в зразку досліджуваного матеріалу зміст (концентрації) окремих складових і домішок. Його завдання - визначити кількісне співвідношення хімсоедіненій, іонів, елементів, складових зразки досліджуваних речовин.

завдання

Якісний і кількісний аналіз є розділами аналітичної хімії. Зокрема, останній вирішує різні питання сучасної науки і виробництва. Цією методикою визначають оптимальні умови проведення хіміко-технологічних процесів, контролюють якість сировини, ступінь чистоти готової продукції, в тому числі і лікарських препаратів, встановлюють зміст компонентів в сумішах, зв'язок між властивостями речовин.

Класифікація

Методи кількісного аналізу поділяють на:

• фізичні;
• хімічні (класичні);
• фізико-хімічні.

хімічний метод

Базується на застосуванні різних видів реакцій, кількісно що відбуваються в розчинах, газах, тілах і т. Д. Кількісний хімічний аналіз поділяють на:

• Гравіметричний (ваговий). Полягає в точній (строгому) визначенні маси аналізованого компонента в досліджуваній речовині.
• Титриметричний (об'ємний). Кількісний склад досліджуваної проби визначають шляхом строгих вимірювань об'єму реагенту відомої концентрації (титранту), який взаємодіє в еквівалентних кількостях з обумовленою речовиною.
• Газовий аналіз. Базується на вимірюванні об'єму газу, який утворюється або поглинається в результаті хімічної реакції.

Хімічний кількісний аналіз речовин вважається класичним. Це найбільш розроблений метод аналізу, який продовжує розвиватися. Він точний, простий у виконанні, не вимагає спецапаратури. Але застосування його іноді пов'язане з деякими труднощами при дослідженні складних сумішей і порівняно невеликій рисою чутливості.

фізичний метод

Це кількісний аналіз, який базується на вимірюванні величин фізичних параметрів досліджуваних речовин або розчинів, які є функцією їх кількісного складу. Підрозділяється на:

• Рефрактометри (вимір величин показника заломлення).
• Поляриметрії (вимір величин оптичного обертання).
• Флуориметра (визначення інтенсивності флуоресценції) та інші

Фізичним методам притаманні експресному, низька межа визначення, об'єктивність результатів, можливість автоматизації процесу. Але вони не завжди специфічні, так як на фізичну величину впливає не тільки концентрація досліджуваної речовини, а й присутність інших речовин і домішок. Їх застосування часто вимагає використання складної апаратури.

Фізико-хімічні методи

Завдання кількісного аналізу - вимірювання величин фізичних параметрів досліджуваної системи, які з'являються або змінюються в результаті проведення хімічних реакцій. Ці методи характеризуються низькою межею виявлення і швидкістю виконання, вимагають застосування певних приладів.

Гравіметричний метод

Це найстаріша і найбільш розроблена технологія кількісного аналізу. По суті, аналітична хімія почалася з гравіметрії. Комплекс дій дозволяє точно вимірювати масу визначається компонента, відокремленого від інших компонентів перевіряється системи в постійній формі хімічного елемента.

Гравіметрія є фармакопейним методом, який відрізняється високою точністю і відтворюваністю результатів, простотою виконання, проте трудомісткий. Включає прийоми:

• осадження;
• відгону;
• виділення;
• електрогравіметрію;
• термогравіметричні методи.

метод осадження

Кількісний аналіз осадження заснований на хімічній реакції визначається компонента з реагентом-осадителем з утворенням малорастворимого з'єднання, яке відокремлюють, потім промивають і прожарюють (висушують). На фініші виділений компонент зважують.

Наприклад, при гравіметричного визначення іонів Ва 2+ в розчинах солей як осадитель використовують сірчану кислоту. В результаті реакції утворюється білий кристалічний осад BaSO 4 (обложена форма). Після прожарювання цього осаду формується так звана гравіметрична форма, повністю збігається з обложеної формою.

При визначенні іонів Са 2+ осадителем може бути оксалатного кислота. Після аналітичної обробки осаду обложена форма (Сас 2 О 4) перетворюється в гравіметричну форму (СаО). Таким чином, обложена форма може як збігатися, так і відрізнятися від гравіметричної форми за хімічною формулою.

ваги

Аналітична хімія вимагає високоточних вимірювань. У гравіметричного методі аналізу використовують особливо точні ваги як основний прилад.

• Зважування при необхідної точності ± 0,01 г проводять на аптечних (ручних) або технохіміческіх вагах.
• Зважування при необхідної точності ± 0,0001 г здійснюють на аналітичних вагах.
• При точності ± 0,00001 г - на мікротерезах.

техніка зважування

Здійснюючи кількісний аналіз, визначення маси речовини на технохіміческіх або технічних вагах проводять наступним чином: досліджуваний предмет поміщають на ліву чашу терезів, а врівноважуючі вантажі - на праву. Процес зважування закінчують при встановленні стрілки ваг в середньому положенні.

В процесі зважування на аптечних вагах центральне кільце утримують лівою рукою, ліктем спираючись на лабораторний стіл. Загасання коромисла під час зважування може бути прискорене легким дотиком дна чаші ваг до поверхні столу.

Аналітичні ваги монтують в окремих відведених лабораторних приміщеннях (вагових кімнатах) на спеціальних монолітних полицях-підставках. Для запобігання впливу коливань повітря, пилу і вологи ваги захищають спеціальними скляними футлярами. Під час роботи з аналітичними вагами слід дотримуватись таких вимог і правил:

• перед кожним зважуванням перевіряють стан ваг і встановлюють нульову точку;
• зважувати речовини поміщають в тару (бюкс, годинне скло, тигель, пробірку);
• температуру речовин, які підлягають зважуванню, доводять до температури ваг у ваговій кімнаті протягом 20 хвилин;
• ваги не слід навантажувати понад встановлені граничних навантажень.

Етапи гравіметрії за методом осадження

Гравіметричний якісний і кількісний аналіз включають наступні етапи:

• розрахунку мас навішування аналізованої проби і обсягу осадителя;
• зважування та розчинення наважки;
• осадження (отримання обложеної форми визначається компонента);
• видалення опадів з маточного розчину;
• промивання осаду;
• висушування або прожарювання осаду до постійної маси;
• зважування гравіметричної форми;
• обчислення результатів аналізу.

вибір осадителя

При виборі осадителя - основи кількісного аналізу - враховують можливий зміст аналізованого компонента в пробі. Для збільшення повноти видалення осаду використовують помірний надлишок осадителя. Використовуваний осадитель повинен володіти:

• специфічністю, селективність щодо визначається іона;
• летючість, легко віддалятися при висушуванні або прожаренні гравіметричної форми.

Серед неорганічних осадителей найбільш поширені розчини: HCL; Н 2 SO 4; H 3 PO 4; NaOH; AgNO 3; BaCL 2 і інші. Серед органічних осадителей перевага віддається розчинів діацетілдіоксіма, 8-гідроксихінолін, оксалатній кислоти та інших, що створює з іонами металів внутрішньокомплексні стійкі сполуки, які мають перевагами:

• Комплексні сполуки з металами, як правило, мають незначну розчинність в воді, забезпечуючи повноту осадження іонів металу.
• Адсорбційна здатність внутрішньокомплексних опадів (молекулярна кристалічна решітка) нижче адсорбційної здатності неорганічних опадів з іонним будовою, що дає можливість отримати чистий осад.
• Можливість селективного або специфічного осадження іонів металу в присутності інших катіонів.
• Завдяки відносно великій молекулярній масі гравиметрических форм зменшується відносна помилка визначення (на противагу використанню неорганічних осадителей з невеликою молярною масою).

процес осадження

Це найважливіший етап характеристики кількісного аналізу. При отриманні обложеної форми необхідно мінімізувати витрати за рахунок розчинності осаду в матковій розчині, зменшити процеси адсорбції, оклюзії, соосаждения. Потрібно забрати досить великі частки осаду, що не проходять через фільтраційні пори.

Вимоги до обложеної формі:

• Компонент, який визначають, повинен кількісно переходити в осад і відповідати значенням Ks≥10 -8.
• Осад не повинен містити сторонніх домішок і бути стійким щодо зовнішнього середовища.
• Обложена форма повинна якомога повніше перетворюватися в гравіметричну при висушуванні або прожаренні досліджуваного речовини.
• Агрегатний стан осаду повинно відповідати умовам його фільтрації і промивки.
• Перевагу віддають кристалічним осадом, що містить великі частки, які мають меншу абсорбційну здатність. Вони легше фільтруються, не забиваючи пори фільтра.

Отримання кристалічного осаду

Умови отримання оптимального кристалічного осаду:

• Осадження проводять в розбавленому розчині досліджуваної речовини розведеним розчином осадителя.
• Додають розчин осадителя повільно, краплями, при обережному перемішуванні.
• Осадження проводять в гарячому розчині досліджуваної речовини гарячим розчинником.
• Іноді осадження проводять при наявності сполук (наприклад, невеликої кількості кислоти), які незначно підвищують розчинність осаду, але не утворюють з ним розчинних комплексних сполук.
• Осад залишають у вихідному розчині на деякий час, протягом якого відбувається «визрівання осаду».
• У випадках, коли обложена форма утворюється у вигляді аморфного осаду, його намагаються отримати гущі для спрощення фільтрації.

Отримання аморфного осаду

Умови отримання оптимального аморфного осаду:

• До гарячого концентрованого розчину досліджуваної речовини додають концентрований гарячий розчин осадителя, що сприяє коагуляції частинок. Осад стає густішим.
• Додають осадитель швидко.
• При необхідності в досліджуваний розчин вводять коагулянт - електроліт.

фільтрація

Методи кількісного аналізу включають такий важливий етап, як фільтрація. Фільтрування і промивання осадів проводять, використовуючи або скляні фільтри, або паперові, що не містять золи. Паперові фільтри різні за щільністю і розмірами пір. Щільні фільтри маркуються блакитною стрічкою, менш щільні - чорною і червоною. Діаметр паперових фільтрів, що не містять золи, 6-11 см. Перед фільтрацією зливають прозорий розчин, що знаходиться над осадом.

Електрогравіметрія

Кількісний аналіз може здійснюватися методом Електрогравіметрія. Досліджуваний препарат видаляють (найчастіше з розчинів) в процесі електролізу на одному з електродів. Після закінчення реакції електрод промивають, висушують і зважують. Щодо збільшення маси електрода визначають масу речовини, що утворився на електроді. Так аналізують сплав золота і міді. Після відділення золота в розчині визначають іони міді, скупчуються на електроді.

термогравіметричний метод

Здійснюється виміром маси речовини під час його безперервного нагрівання в певному інтервалі температур. Зміни фіксуються спеціальним пристроєм - дериватографія. Воно обладнане термотерезамі безперервного зважування, електричної піччю для нагріву досліджуваного зразка, термопарою для вимірювання температур, еталоном і самописцем безперервної дії. Зміна маси зразка автоматично фіксується у вигляді термогравіграми (деріватограми) - кривій зміни маси, побудованої в координатах:

• час (або температура);
• втрата маси.

висновок

Результати кількісного аналізу повинні бути точними, правильними і відтворюваними. З цією метою використовують відповідні аналітичні реакції або фізичні властивості речовини, правильно виконують всі аналітичні операції і застосовують надійні способи вимірювання результатів аналізу. Під час виконання будь-якого кількісного визначення обов'язково повинна проводитися оцінка достовірності результатів.

Аналітична хімія - це наука про методи визначення якісного і кількісного складу речовин і їх сумішей за наявністю і інтенсивності аналітичного сигналу. Аналітичним сигналом може бути, наприклад, утворення осаду, зміна забарвлення, поява лінії в спектрі. Поява аналітичного сигналу прийнято пов'язувати з якісним виявленням компонента, а його величину (інтенсивність) - з кількісним вмістом. У більшості методів інтенсивність аналітичного сигналу - це середнє з вимірів фізичної величини, функціонально пов'язаної з утриманням визначається компонента.

Аналітична хімія розробляє теоретичні основи хімічного аналізу. Термін хімічний аналіз має на увазі сукупність дій, які мають на меті отримання інформації про хімічний складу об'єкта.

Хімічний аналіз ділиться на якісний і кількісний аналіз. Предметом якісного аналізу є ідентифікація компонентів і визначення якісного складу речовин або їх сумішей.

Завдання кількісного аналізу - визначення кількісного вмісту складових частин речовини. Можна сказати, що якісний аналіз відповідає на питання - «який?», А кількісний - «скільки?»

Досліджуючи нове з'єднання, перш за все встановлюють з яких компонентів воно складається, а потім знаходять їх кількісні співвідношення. Тому якісний аналіз передує кількісному. Якщо якісний аналіз відомий, відразу приступають до якісної, вибравши найбільш вподобаний метод.

Необхідно відзначити, що поділ на якісний і кількісний аналіз в деякій мірі умовно. Чисто якісне виявлення речовин або елементів ( «виявлений» чи «не виявлено) має сенс тільки для загальної характеристики об'єкта аналізу, наприклад, для вирішення питання про те, чи є уран в даній руді, ртуть в фармацевтичних препаратах. Є певний поріг концентрацій або кількостей, вище якого компонент може бути виявлений (якщо він є в об'єкті). Відповідь «невиявлений» не означає, що цього компонента взагалі немає в об'єкті, просто обраним методом він не виявляється. При визначенні мікродомішок грань між якісним і кількісним аналізом часом стирається.

Теоретичну основу хімічного аналізу становить ряд фізико-хімічних законів і перш за все періодичний закон Д.І. Менделєєва, а також основні теоретичні положення загальної хімії: закон діючих мас, теорія електролітичноїдисоціації, хімічну рівновагу в гетерогенних системах, комплексоутворення, амфотерность, автопротоліз, окислювально-відновні реакції і т.д.

Класифікація видів хімічного аналізу може бути заснована на різних принципах. Так, за своєю природою аналізованих речовин або частинок аналіз ділять на неорганічний, органічний, елементний, молекулярний, речовинний, фазовий, функціональний. Можна запропонувати й інші класифікації видів аналізу: валовий - локальний; деструктивний - Недеструктивні; дискретний - безперервний. За об'ємом або масою проби розрізняють макро-, полумікро-, мікро-, ультрамікро- і субмікроаналізи.

Для отримання сигналу використовують хімічні реакції різних типів (кислотно-основні, окислювально-відновні, комплексоутворення), різні процеси, наприклад, осадження, а також різноманітні хімічні, фізичні і навіть біологічні властивості самих речовин або продуктів їх реакцій. Тому аналітична хімія має різними методами для вирішення своїх завдань: хімічними, фізичними, фізико-хімічними і біологічними.

У хімічних методах виявлення сигнал, що виникає в результаті хімічної реакції (утворення осаду, зміна забарвлення, виділення газу), спостерігають головним чином візуально. Хімічні процеси, які використовуються з метою аналізу називають аналітичними реакціями. У фізичних методах аналітичний сигнал, як правило, отримують і реєструють за допомогою спеціальної апаратури. Такий поділ кілька умовно: між методами обох груп немає різкого розмежування. Як в хімічних, так і в фізичних методах якісне і кількісне визначення складових частин аналізованого матеріалу засноване на спостереженні і вимірі будь-якого фізичного властивості системи (електропровідності, щільності, маси, об'єму, інтенсивності забарвлення і т.д.). Але в фізичних методах хімічні реакції не проводять, а відразу вимірюють властивості матеріалу. У фізико-хімічних методах попередньо проводять хімічну реакцію або стежать за її ходом за допомогою приладу, що реєструє фізичне властивість.

Часто фізичні і фізико-хімічні методи об'єднують називаючи інструментальними.

Багато хімічні методи стали класичними і добре перевірені. Тим не менш, вони не завжди відповідають сучасним вимогам, особливо при перевірці чистоти речовини (наприклад, германій для напівпровідників придатний, якщо на 10 млн його атомів припадає не більше одного атома домішки - фосфору, миш'яку, сурми). Більшість хімічних методів по чутливості недостатні для виявлення або кількісного визначення таких домішок. Цим вимогам в значній мірі задовольняють деякі інструментальні методи. Крім високої чутливості ці методи характеризуються високою швидкістю визначення (експресcностью), що важливо при контролі технологічних процесів та екологічної ситуації. Однак більшість інструментальних методів менш точні, ніж хімічні.