Аналітичні властивості речовин і їх зв’язок з положенням елементів у періодичній системі Д.І.Менделєєва.

Аналітичні властивості речовин та аналітичні ефекти хімічних реакцій.

Реакції, які використовуються в аналітичній хімії, вимоги до них (чутливість, специфічність, селективність, швидкість і повнота перебігу та ін.).

Періодичний закон Д.І.Менделєєва – основа вивчення хіміко-аналітичних властивостей речовин. Зв’язок між будовою атомів, іонів і їх аналітичними властивостями. Закономірне змінювання хіміко-аналітичних властивостей іонів і сполук (заряд і радіус іона, забарвлення, окислювально-відновний потенціал, кислотно-основні властивості, здатність до комплексоутворення, розчинність) і залежність їх від положення елементів у періодичній системі Д.І.Менделєєва. Характерні і групові реакції іонів. Групові реагенти. Типи класифікації іонів. Аналітичні групи катіонів аніонів.

 

Теорія розчинів електролітів в аналітичній хімії

Розчини як середовище для проведення аналітичних реакцій. Вода як розчинник. Теорія розчинів, іонні реакції в розчинах, їх значення в аналітичній хімії. Сильні та слабкі електроліти. Основні положення теорії сильних електролітів. Аналітична концентрація іонів, активність, коефіцієнт активності, зв’язок між ними.

Іонна сила розчину, її залежність від різних факторів.

Закон діючих мас, його застосування в аналітичній хімії. Застосування ЗДМ до рівноваги іонізації води. Іонний добуток води. Шкала рН водних розчинів.

 

Застосування закону діючих мас (ЗДМ)

До різних типів іонних рівноваг в аналітичній хімії

 

Основні типи хімічних реакцій, що застосовуються в аналізі: кислотно-основні, осаджувальні, комплексоутворюючі, окислювально-відновні. Оборотні хімічні реакції. Рівновага у водних та неводних розчинах. Константи рівноваги для різних типів рівноваг. Термодинамічна і концентраційна константи рівноваги, їх вирази, зв’язок між ними, показник константи рівноваги.

 

Кислотно-основні рівноваги

 

Протолітична теорія розчинів Бренстеда-Лоурі, її розвиток М.І.Усановичем та українськими учаними М.А.Ізмайловим, М.П.Комарем, В.В.Александровим. Кислотно-основні реакції, що використовуються в аналітичній хімії,- нейтралізації, гідролізу. Характеристика сили слабких електролітів. Константа кислотності, рКа. Константа основності, рКв. Розрахунок рН і рОН розчинів сильних, слабких кислот та основ, багатоосновних кислот та багатокислотних основ. Використання констант дисоціації в аналітичній хімії.

Теоретичні основи гідролізу солей. Ступінь, константа гідролізу. Розрахунок рН розчинів солей, що піддаються гідролізу. Використання процесу гідролізу в аналізі.

Протолітичні рівноваги в буферних системах. Буферні системи, їх характеристики, механізм дії. Розрахунок рН у буферних розчинах. Буферна ємність. Застосування в аналізі.

Амфотерність. Рівновага в розчинах амфолітів. Константи електролітичної дисоціації амфотерних гідроксидів. Розрахунок рН в розчинах амфолітів. Застосування явища амфотерності в аналізі.

Протолітичні рівноваги в неводних розчинах. Класифікація розчинників. Вплив властивостей неводних розчинників на силу кислот і основ у неводних розчинах. Константа автопротолізу. Диференціююча та нівелююча дія розчинників. Застосування неводних розчинників в аналізі.

 

Рівноваги комплексоутворення

Будова комплексних сполук. Рівноваги в розчинах комплексних сполук. Константа стійкості. Умовні константи комплексних сполук. Розрахунок іонних рівноваг у розчинах. Типи комплексних сполук, що використовуються в аналітичній хімії, вимоги до них (стійкість, розчинність, забарвлення та ін.). Комплексні сполуки металів з неорганічними і органічними лігандами. Функціонально-аналітичні, хромофорні та ауксохромні групи в органічних реагентах. Основні типи сполук з органічними реагентами, що застосовуються в аналізі: внутрішньокомплексні сполуки (хелати), іонні асоціати. Стійкість хелатних сполук. Найважливіші органічні реагенти, що застосовуються в аналізі: 1-нітрозо-2-нафтол, диметилгліоксим (діацетилдіоксим), алізарин, дитизон, 8-гідроксихінолін, антипірин, дифенілкарбазид, купрон, купферон, магнезон, комплексони та ін. Використання комплексних сполук з органічними та неорганічними лігандами в аналізі.

 

Окислювально-відновні рівноваги

Характеристика реакцій окислення-відновлення. Оборотні окислювально-відновні системи. Рівняння Нернста. Стандартні електродні потенціали окислювально-відновних пар. Електрорушійна сила реакції (ЕРС). Фактори, що впливають на величину потенціалів окислювально-відновних пар, напрямок перебігу реакції в розчинах (рН, концентрація іонів, температура, комплексоутворення та ін.). Константи рівноваги окислювально-відновних реакцій. Застосування окислювально-відновних реакцій в аналізі. Найбільш важливі окисники (калію перманганат, азотна кислота, калію дихромат, амонію персульфат, водню пероксид) та відновники (натрію сульфіт, тіосульфат, оксалат та ін.), що використовуються в аналітичній хімії.

Гетерогенні рівноваги

Розчинність сполук у воді.

Рівноваги між розчином та твердою фазою. Іонний добуток, добуток розчинності, добуток активності. Умови утворення осаду. Вплив надлишку осаджувача на повноту осадження іонів. Дробне осадження. Розрахунок повноти осадження. Переведення одних малорозчинних сполук в інші. Розрахунок розчинності осадів з добутку розчинності. Вплив різних речовин на розчинність осаду (сторонніх електролітів у розчині; сильних кислот та основ, комплексоутворюючих реагентів). Використання ЗДМ для вибору умов проведення аналітичних реакцій з утворенням або розчиненням осаду. Застосування реакцій осадження-розчинення в аналітичній хімії.

 

2.МЕТОДИ АНАЛІЗУ (ЯКІСНИЙ І КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ)

Правила роботи в хімічній лабораторії. Оформлення робочого місця, ведення лабораторного журналу. Техніка безпеки і перша допомога. Правила роботи з отруйними і сильнодіючими речовинами. Хімічні реактиви. Кваліфікація реактивів за ступенем чистоти. Обладнання і хімічний посуд.

Підготовка зразків до аналізу

Хімічні та фізичні властивості речовин, які аналізуються. Наважки речовин, їх оптимальні величини. Відбір проби для аналізу однорідних та неоднорідних речовин: подрібнення, просіювання, змішування, ділення.

Правильність відбору проби.

Засоби переведення речовини, що аналізується, у розчинений стан: розчинення у воді, в інших розчинниках, у кислотах і лугах, сплавлення.

 

Принципи та методи визначення речовини (якісний аналіз)

Принципи визначення речовин. Аналітичні властивості речовин. Аналітичні ефекти. Задачі визначення. Індентифікація атомів, іонів, молекул. Хімічні, фізико-хімічні методи визначення. Класифікація методів якісного аналізу за масою речовини, що визначається: макро-, напівмікро-, мікрометоди. Аналітичні реакції і реагенти. Класифікація аналітичних реакцій. Характеристика аналітичних реакцій, реагентів. Засоби збільшення чутливості та зниження межі визначення аналітичних реакцій. Заважаючий вплив іонів.Маскування та вилучення іонів в якісному аналізі. Маскуючі комплексоутворювачі: тіосечовина, гідроксиламін, винна, лимонна і аскорбінова кислоти, комплексони та ін. Засоби підвищення селективності реакцій. Мікрокристалоскопічний аналіз. Реакції забарвлення полум'я. Крапельний аналіз. Інструментальні методи аналізу (оптичні, електрохімічні, хроматографічні). Використання екстракційних методів в якісному аналізі.

 

Методи вилучення, розділення та концентрування

Основні методи розділення та концентрування, їх вибір, оцінка. Сполучення різних методів розділення, концентрування між собою, з фізико-хімічними та фізичними методами визначення.

Осадження та співосадження

Осади, їх властивості. Кристалічні і аморфні осади. Залежність структури осаду від його індивідуальних властивостей (розчинності, полярності молекул) та умов осадження (концентрації іонів, що осаджуються, і осаджувача, сольового складу, рН та температури розчину). Умови одержання кристалічних та аморфних осадів.Старіння осаду. Принципи забруднення осаду: адсорбція, оклюзія, ізоморфізм (правило Хлюпіна). Позитивне та негативне значення явища співосадження в аналізі. Роль колоїдних розчинів у хімічному аналізі. Коагуляція та пептизація. Розділення елементів з використанням реакцій осадження. Застосування неорганічних та органічних реагентів для осадження.

Екстракція

Теорія екстракційних методів, закони розподілу. Константи екстракції. Коефіцієнт розподілу. Фактор вилучення. Фактор розподілу. Класифікація екстракційних процесів. Умови екстракції органічних та неорганічних сполук.