Вопрос. Предмет аналитической химии. Значение аналитической химии в развитии естествознания, техники, экономики.

Вопрос. Предмет аналитической химии. Значение аналитической химии в развитии естествознания, техники, экономики.

Аналитическая химия – это наука о способах идентификации химических соединений, о принципах и методах определения химического состава веществ и их структуры. Она является научной основой химического анализа.

Аналитическая химия имеет важное научное и практическое значение. Почти все основные химические законы были открыты с помощью методов этой науки. Состав различных материалов, изделий, руд, минералов, лунного грунта, далеких планет и других небесных тел установлен методами аналитической химии, открытие целого ряда элементов периодической системы оказалось возможным благодаря применению точных методов аналитической химии.

Большое значение имеет анализ материалов в ходе технологического процесса, например контроль за плавкой в металлургической промышленности или полнотой извлечения в гидрометаллургических производствах, позволяющий на ходу устранять понижающие неполадки. Без анализа почв, удобрений и т. д. невозможна интенсификация сельского хозяйства. Особое значение приобретает анализ ПОЧВ на содержание микроэлементов и обоснованное внесение недостающих компонентов для повышения урожайности.Еще один аспект производственного аналитического контроля- его экономика. Стоимость аналитического контроля обычно не превышает 1% стоимости продукта, однако дополнительные затраты на хим контроль окупаются повышением качества продукции, достижением большей стабильности технологических процессов.

Вопрос. Химический анализ. Виды объектов анализа.

Химический анализ – это получение опытным путем данных о составе и свойствах объектов.

Объекты анализа

Природные (вода, воздух, почва, минеральное сырье, нефть, полезные ископаемые)

Промышленные (органические и неорганические происхождения, металлы и сплавы)

Чистые в-ва (пищевая продукция)

Вопрос. Методы аналитической химии. Гибридные методы. Понятие методики анализа.

Метод анализа – универсальный и теоретически обоснованный способ определения состава анализируемого объекта.

м-ды пробоотбора –получение представительной пробы. Проба должна отражать средний состав всего объекта.

Пробоподготовка -позволяет получить удобную для анализа форму определяемого вещества.

Методы разделения и концентрирования. Нужны чтобы отделить определяемый компонент аналит от других компонентов объекта. Позволяют в процессе анализа увеличить содержание определяемого вещества.

Методы обнаружения(идентификации).

М-ды определения количественного содержания.

М-д гибридный. Сочетает в себе разделение смесей и определение(обнаружение)компонентов. Часто реализуются в одном аналит. приборе. К гибридным методам анализа относятся, напр., газовая хроматография, жидкостная хроматография, ионная хроматография, хромато-масс-спектрометрия, в к-рых разделенные на хромагографич. колонке компоненты определяют с помощью разл. детекторов, а также методы, включающие экстракционное разделение ионов металлов с последующим анализом экстракта физ.-хим. или физ. методами-атомно-абсорбционным, полярографич., фотометрич. и другими.

Методика анализа – подробное описание анализа объекта с использованием определенного метода.

Вопрос. Виды анализа: элементный, функциональный, молекулярный, вещественный, фазовый.

Элементный анализ —методы качественного и количественного анализа, позволяющие определить в анализируемом веществе содержание отдельных элементо.

Функциональный анализ — совокупность физических и химических методов анализа, применяя которые можно качественно и количественно определять в органических соединениях реакционноспособные группы атомов (или отдельные атомы), так называемые функциональные группы.

Молекулярный анализ- анализиндивидуальных химических соединений, характеризующихся определенной молекулярной массой.

Вещественный анализ - методы определения форм нахождения элементов, присутствующих в исследуемом материале в виде индивидуальных простых и сложных веществ.

Химический фазовый анализ - Совокупность разнообразных методов разделения и определения отдельных структурных (фазовых) составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела.

Количественный анализ - установление количественных соотношений составных частей объекта.

Вопрос. Классификация аналитических методов. Химические, физические и биологические методы анализа.

Химические методы базируются на химических (в том числе электрохимических) реакциях. Сюда можно отнести и методы, называемые физико-химическими.

Физические методы -совокупность методов качественного и количественного анализа веществ, основанных на измерении физических характеристик, обусловливающих химическую индивидуальность определяемых компонентов (спектроскопические, ядерно-физические и радиохимические).

Биологические методы анализа, - методы качеств. обнаружения и количеств. определения неорг. и орг. соединений, основанные на применении живых организмов в кач-ве аналит. индикаторов. В кач-ве индикаторов применяются микроорганизмы (бактерии, дрожжи, плесневые грибы), водоросли и высшие растения, водные беспозвоночные и позвоночные животные (простейшие, ракообразные, моллюски, личинки комаров, олигохеты, пиявки, рыбы и др.), насекомые, черви, а также ткани, разл. органы и системы (нервная, кровеносная, половая и др.) теплокровных.

Вопрос. Требования, предъявляемые к методам анализа

- правильность(достоверность рез-та)

Воспроизводимость(стабильность сигнала в разн.время,на разн.приборах,на разн.напр-ях)

-Точность(с какой ошибкой мы находим рез-тат)

предел обнаружения(мин-ое содерж.в-ва которое мы сможем обнаружить)

-чувствительность(величина изм-я сигнала,в зав-ти от изм-я конц-ии)

-избирательность (селективность)(опред-е 1 комп.в присутств.других)

-экспрессность(быстрота)

-простота исполнения

-экономичность(стоимость ед-го анализа)

-производительность(кол-во проб в час)

-локальность (возм-ть анализа разных частей целого объекта)

-автоматизация(искл-е человеческого труда)

-дистанционность(возм-ть анализа на расст.)

Вопрос. Макро-, микро- и ультрамикроанализ.

Методы Масса,г Объем, см3

Макрометоды 1 -10 0.1 –1.0

Полумикрометоды 0.01 – 0.10 0.1 – 1.0

Микрометоды 0.001 – 0.010 0.01 – 0.10

Ультрамикрометоды < 0.001 < 0.01

Вопрос. Обеспечение химического анализа: химические реактивы, классификация, общая характеристика, степень чистоты, очистка.

Степень чистоты- количество примесей в веществе.

Для приготовления первичных стандартов используются обычные вещества.

Класс Содержание примесей, %

А 1 10^-1 Обычное вещество

А 2 10^-2

В 3 10^-3

В 4 10^-4 Химически чистое вещество

В 5 10^-5 «хч», «чда»

В 6 10^-6

С 7 10^-7 Вещество особой чистоты

С 8 10^-8 «осч»

С 10 10^-10

Вопрос. Основные стадии химического анализа.

ОбразецàПробоотборàПодготовка пробы к анализуàХимическая реакцияà

Детектирование (измерение) аналитического сигналаàРегистрацияàрасшифровка ркзультатовàвывод.

Вопрос. Основные характеристики метода анализа: правильность и воспроизводимость, коэффициент чувствительности, предел обнаружения, нижняя граница определяемых содержаний.

Правильность -характеризует достоверность результата.

Воспроизводимость -стабильность сигнала в разное время на разных приборах,в разных направлениях.

Коэффициент чувствительности -характеризует величину изменения сигнала,в зависимости от изменения концентрации.

Предел обнаружения (то мин-ое содерж.в-ва которое мы сможем обнаружить).

Нижняя граница определяемых содержаний - наименьшее значение определяемого содержания, ограничивающее область значений (диапазон) определяемых содержаний снизу.

№гр	Анионы	Гр.реагент	Обр-ся соед-я	Назв.гр
	SO42-, CO32-,CrO42-, Cr2O72, C2O42-, PO43-,	BaCl2 в нейтр-ой среде	Труднорастворимые В воде соли бария	бариевая
	Cl-, Br-, J-, S2-	AgNO3 (HNO3)	Труднорастворимые В воде соли серебра	серебряная
	NO3-, CH3COO-	-	-	растворимая

Вопрос. Методы титриметрического анализа. Требования, предъявляемые к реакции в титриметрическом анализе.

1. Нейтрализация: определяют кол-во кислот, оснований а также некоторых солей.

2. Окисления-восстановления (оксидиметрия). Эти методы основаны на реакциях окисления-восстановления. При помощи растворов окислителей определяют количества веществ, являющ. Восстановителями и наоборот.

3. Осаждения и комплексообразования, основанные на осаждении ионов в виде труднорастворимых соединений и на связывании ионов в малодиссоциированный комплекс.

4. Прямое титрование состоит в том, что пробу анализируемого вещества титруют стандартным раствором, или титрантом, до точки эквивалентности — момента, когда количество стандартного раствора эквивалентно кол-ву определяемого вещества в соответствии с уравнением химическим для данной реакции. Конец титрования устанавливают визуально по изменению окраски вводимого индикатора либо инструментально. Чем более точно определена точка эквивалентности, тем меньше ошибка анализа. Расчёт ведут по формуле:

Р = 0,0001×N × v × Э,

где Р — вес (масса), Э —число грамм-эквивалентов определяемого вещества, N — нормальность, v — объём (в мл) стандартного раствора.

5.Титрование обратное, или по остатку, применяют, когда определяемое вещество не реагирует со стандартным раствором или реагирует недостаточно быстро. В этом случае к пробе анализируемого вещества прибавляют заведомый избыток стандартного раствора и остаток его после реакции с определяемым веществом титруют др. стандартным раствором.

6.Титрование по замещению применяют, когда непосредственное определение данного вещества затруднительно (отсутствует подходящий титрант, нет необходимого индикатора и т. д.). В этом случае анализируемое вещество посредством реакции с неопределённым избытком соответствующего реагента переводят в др. соединение, которое титруют стандартным раствором, как это было описано выше. Например, этим методом определяют количество бихромата калия в растворе.

Требования: Правильность, воспроизводимость, точность, предел обнаружения, чувствительность,избирательность (селективность), экспрессность, простота исполнения,экономичность, производительность,локальность,автоматизация, дистанционность.

Уравнение химической реакции: Z_х ∙ Х + Z_R ∙ R → Р

Принцип эквивалентности: n(1/Zx*X)=n(1/ZR*R)

Основное уравнение титриметрии: C(1/Zx*X)*V(X)=C(1/ ZR *R)*V(R)

26 вопрос. Виды титриметрических определений. Приемы титрования.

кислотно-основное титрование — реакции нейтрализации;

окислительно-восстановительное титрование (перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия) — окислительно-восстановительные реакции;

осадительное титрование (аргентометрия) — реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе;

Комплексонометрическое титрование — реакции, основанные на образовании прочных комплексных соединений ионов металлов с комплексоном (обычно ЭДТА), при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе.

Приемы:

В методах прямого титрования определяемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. Для проведения анализа этим методом достаточно одного рабочего раствора.

В методах обратного титрования (или, как их еще называют, методах титрования по остатку) используются два титрованных рабочих раствора: основной и вспомогательный. Например, обратное титрование хлорид-иона в кислых растворах. К анализируемому раствору хлорида сначала добавляют заведомый избыток титрованного раствора нитрата серебра (основного рабочего раствора). При этом происходит реакция образования малорастворимого хлорида серебра: Ag+ + Cl- → AgCl. Не вступившее в реакцию избыточное количество AgNO3 оттитровывают раствором тиоцианата аммония (вспомогательного рабочего раствора): Ag+ + SCN- → AgSCN.

Третьим основным видом титриметрических определений является титрование заместителя (титрование по замещению, косвенное титрование). В этом методе к определяемому веществу добавляют специальный реагент, вступающий с ним в реакцию. Один из продуктов взаимодействия затем оттитровывают рабочим раствором. Например, при иодометрическом определении меди к анализируемому раствору добавляют заведомый избыток KI. Происходит реакция

2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2. Выделившийся иод оттитровывают тиосульфатом натрия.

Окраска

Кислая Щелочная

Индикатор pK_Ind рТ DрН среда среда

Метиловый-

оранжевый 3.36 3.1 – 4.4 3.7 красная желтая

Метиловый-

красный 5.00 4.4 – 6.2 5.3 красная желтая

Бромтимоло-

вый синий 7.3 6.0 – 7.6 6.8 желтая синяя

Фенол-

фталеин 9.53 8.2 – 9.8 8.8 бесцветная малиновая

-------------------------------------------------------------------------------------------

Индикаторные ошибки: Вследствие несовпадения рТ выбранного индикатора и рН титруемого раствора в точке эквивалентности раствор обычно либо несколько перетитровывают, либо, наоборот, недотитровывают. В результате по окончании титрования раствор содержит некоторый избыток свободной кислоты или свободной щелочи. Если значение рТ меньше чем рН в точке эквивалентности, то ошибка вызывается избытком Н+-иона и называется водородной ошибкой «Н+-ошибкой». Если, наоборот, рТ больше, чем в точке эквивалентности, то ошибка вызвана избытком ОН--ионов и называется гидр-оксильной ошибкой «ОН_-ошибкой». Если титруют не сильные, а слабые кислоты и основания, когда кислота или основание присутствуют практически в неиони-зированной форме, то говорят о «кислотной ошибке», или «HAn-ошибке», соответственно—об «осно вной ошибке», или «МеОН-ошибке»

Вопрос

Титрование слабой кислоты сильным основанием. Возьмем раствор CH3COOH и оттитруем его KOH.

Анализ кривой титрования

– ТЭ находится в щелочной среде рН = 8,72;

– исходная точка титрования находится в менее кислой среде, чем при титровании сильной кислоты;

– скачок титрования невелик (7,74 – 10,00); при титровании следует использовать в качестве индикатора фенолфталеин;

– кривая несимметрична по отношению к линии нейтральности.

Величина скачка титрования зависит от концентрации и температуры, а также константы диссоциации кислоты. Если K меньше 10^-7 вообще эту кислоту оттитровать раствором щелочи нельзя, так как почти нет скачка титрования.

Вопрос. Возможности комплексонометрического титрования. Примеры определений.

Комплексометрическое титрование – метод титриметрического анализа, основанный на исполь-

зовании реакций комплексообразования между определяемым компонентом анализируемого раствора

и титрантом. Метод применяют для определения катионов металлов–комплексообразователей.

При комплексометрическом титровании в качестве титрантов используют вещества, способные образовывать прочные комплексы с анализируемым веществом.

Комплексон I – это трехосновная нитрилотриуксусная кислота (НТА):

Наибольшее распространение в аналитической практике получила этилендиаминтетрауксусная кислота – ЭДТА – (НООС - СН2)2 – N- CH2 – CH2 – N – (CH2 – COOH)2 и ее натриевая соль - трилон Б.

Этот титрант применяется, прежде всего, для количественного определения катионов металлов (Fe3+, Cr3+, Ca2+, Mg2+ и др.). Молекула ЭДТА реагирует всегда с 1 катионом металлом, т.е. фактор эквивалентности равен 1.
В качестве индикаторов часто применяют эриохром черный Т, мурексид и некоторые другие органические вещества.
Очень сильное влияние на результаты комплексометрического титрования оказывает рН среды, поэтому чаще всего анализ проводят в среде буферного раствора.

 

 

вопрос. Предмет аналитической химии. Значение аналитической химии в развитии естествознания, техники, экономики.

Аналитическая химия – это наука о способах идентификации химических соединений, о принципах и методах определения химического состава веществ и их структуры. Она является научной основой химического анализа.

Аналитическая химия имеет важное научное и практическое значение. Почти все основные химические законы были открыты с помощью методов этой науки. Состав различных материалов, изделий, руд, минералов, лунного грунта, далеких планет и других небесных тел установлен методами аналитической химии, открытие целого ряда элементов периодической системы оказалось возможным благодаря применению точных методов аналитической химии.

Большое значение имеет анализ материалов в ходе технологического процесса, например контроль за плавкой в металлургической промышленности или полнотой извлечения в гидрометаллургических производствах, позволяющий на ходу устранять понижающие неполадки. Без анализа почв, удобрений и т. д. невозможна интенсификация сельского хозяйства. Особое значение приобретает анализ ПОЧВ на содержание микроэлементов и обоснованное внесение недостающих компонентов для повышения урожайности.Еще один аспект производственного аналитического контроля- его экономика. Стоимость аналитического контроля обычно не превышает 1% стоимости продукта, однако дополнительные затраты на хим контроль окупаются повышением качества продукции, достижением большей стабильности технологических процессов.