- •Предмет аналитической химии
- •1. Качественный анализ
- •1.1 Цель, возможные методы. Качественный химический анализ неорганических и органических веществ.
- •1.3. Качественные реакции важнейших катионов
- •Качественные реакции некоторых катионов IV – V аналитических групп
- •2. Методы количественного анализа
- •2.1. Выбор метода анализа
- •2.2. Аналитический сигнал. Измерение
- •3. Титриметрический анализ
- •3.1. Сущность титриметрического анализа
- •3.2. Основные приемы титрования
- •3.3. Расчеты в титриметрическом анализе
- •3.3.1. Химический эквивалент
- •3.3.2. Расчет результата прямого титрования при разных способах выражения концентрации раствора
- •3.3.3. Расчет результата в методах обратного титрования
- •3.4. Понятие о кривых титрования
- •3.5. Стандартизация растворов титрантов
- •3.6. Основные методы титриметрического анализа
- •3.7. Кислотно-основное титрование
- •3.7.1. Рабочие растворы
- •3.7.2. Кривые титрования и выбор индикатора
- •3.7.3. Практическое применение методов кислотно-основного титрования
- •3.7.4. Общая оценка метода
- •3.8. Решение типовых задач по теме «титриметрический анализ. Кислотно-основное титрование»
- •4. Комплексонометрическое титрование
- •4.1. Понятие о комплексонах
- •4.2. Рабочие растворы
- •4.3. Индикаторы в комплексонометрии
- •4.4. Выполнение комплексонометрических определений
- •4.5. Практическое применение комплексонометриии
- •4.5.1. Определение жесткости воды
- •4.5.2. Определение кальция и магния в различных растворах и материалах
- •4.6. Общая оценка метода
- •4.7. Решение типовых задач по теме «комплексонометрическое титрование»
- •5. Окислительно-восстановительное титрование
- •5.1. Окислительно-восстановительные системы
- •5.2. Основные факторы, влияющие на потенциал
- •5.3. Константы равновесия окислительно-восстановительных реакций
- •5.4. Кривые титрования
- •5.4.1. Построение кривой окислительно-восстановительного титрования
- •5.4.2. Влияние условий на ход кривых титрования
- •5.4.3. Определение точки эквивалентности
- •5.5. Окислительно-восстановительные индикаторы
- •5.6. Основные окислительно-восстановительные методы анализа
- •5.6.1. Перманганатометрия
- •5.6.2. Хроматометрия
- •5.6.3. Иодометрия
- •5.7. Решение типовых задач по теме «окислительно-восстановительное титрование»
- •6. Гравиметрический анализ
- •6.1. Равновесие в растворах малорастворимых электролитов
- •6.1.1. Растворимость осадка в присутствии общих ионов
- •6.1.2. Химические методы разделения ионов в количественном анализе
- •6.3. Общая характеристика метода
- •6.4. Осаждение
- •6.5. Фильтрование и промывание осадка
- •6.6. Высушивание и прокаливание осадка
- •6.7. Расчеты в гравиметрическом анализе
- •6.8. Примеры практического применения методов гравиметрического анализа
- •6.9. Решение типовых задач по теме «гравиметрический анализ»
- •Приложение Таблица 1 - Важнейшие кислотно-основные индикаторы
2.2. Аналитический сигнал. Измерение
При количественном измерении определяют интенсивность аналитического сигнала, т.е. числовое значение свойства, связанного с количественным содержанием анализируемого компонента. В гравиметрическом методе аналитическим сигналом является масса высушенного или прокаленного осадка, в титриметрическом – объем раствора, израсходованного на химическую реакцию, в фотометрическом – оптическая плотность раствора и т.д. По результатам количественного измерения с помощью уравнения связи рассчитывают содержание определяемого компонента в пробе. Уравнение связи выражает количественную зависимость между интенсивностью аналитического сигнала (измеряемой величиной) и количеством или содержанием анализируемого компонента
Р = f(с),
где Р – интенсивность аналитического сигнала; с – концентрация вещества.
Вид функциональной зависимости (например, линейная, логарифмическая и т.д.) определяется особенностями аналитического сигнала. В качестве уравнения связи могут быть использованы теоретически обоснованные соотношения или эмпирически найденные зависимости между интенсивностью аналитического сигнала и концентрацией.
3. Титриметрический анализ
3.1. Сущность титриметрического анализа
Титриметрический анализ основан на точном измерении количества реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом. Для рассмотрения материала настоящего раздела потребуются следующие определения.
Титрованный, или стандартный, раствор – раствор, концентрация которого известна с высокой точностью.
Титрование – прибавление титрованного раствора к анализируемому для определения точно эквивалентного количества.
Титрующий раствор часто называют рабочим раствором или титрантом. Например, если кислота титруется щелочью, раствор щелочи называется титрантом.
Момент титрования, когда количество прибавленного титранта химически эквивалентно количеству титруемого вещества, называется точкой эквивалентности (стехиометричности).
В титриметрическом анализе может быть использована не любая химическая реакция. Реакции, применяемые в титриметрии, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) реакция должна протекать количественно, т.е. константа равновесия реакции должна быть достаточно велика;
2) реакция должна протекать с большой скоростью;
3) реакция не должна осложняться протеканием побочных процессов;
4) должен существовать способ определения окончания реакции.
Если реакция не удовлетворяет хотя бы одному из этих требований, она не может быть использована в титриметрическом анализе.
3.2. Основные приемы титрования
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. Широко известно, 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. Содержание хлорида можно рассчитать, т.к. известно общее количество вещества (мольМоль - единица измерения количества вещества), введенное в раствор, и количество вещества AgNO3, не вступившее в реакцию с хлоридом.
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.
Известны и более сложные титриметрические методики анализа, являющиеся комбинацией этих трех основных.