1.Предмет аналитическая химия. Понятия : анализ, метод, методика анализа, аналитический сигнал. Классификация методов аналитической химии. Химические методы анализа, их особенности и область применения.
Аналитическая химия- это фундаментальная наука о методах получения информации о хим.составе и строении веществ.
2 направления: ( разработка новых методов анализа; применение методов на практике).
Задачи: получение инф.о структуре вещества; определение состава вещества; исследование процессов, протекающих во времени; определение неоднородности на поверхности деталей, предметов)
Основные понятия
Анализ- определение опытным путем результатов анализа.
Метод анализа-принципиальная основа анализа.
Аналитический сигнал- ср.значение, эксперементально определение физической величины функционально связанного с концентрацией. Наличие сигнала несет информацию о качественном составе. Интенсивность указывает на количественный состав.
Аналитическая методика- совокупность процедур и условий их выполнения для получения регламентируемых результатов.
Классификация методов аналитической химии.
Классификация основана на анал.сигнале.
Методы бывают:
Химические(если анал.сигнал возникает в результате химической реакции X(аналит.вещество)+R(реагент)=P(продукт)
-гравиметрический
-титриметрический
Инструментальные(аналитический сигнал возникает в результате изменения физической величины)
-Физико-химические(фотометрический м.а)
-физические(кондуктометрический,хроматографический)
Химические методы анализа, их особенности и область применения.
Гравиметрический метод анализа основан на точном измерении массы вещества, выделенного в виде соединения известного состава или в элементарном виде. Метод базируется на законе сохранения массы вещества в химических реакциях. Для определения веществ методом гравиметрии используют осаждение или отгонку.
Гравиметрический метод анализа
Гравиметрический метод анализа - метод химического анализа, в котором масса анализируемого вещества определено по массе продуктов.
Используется уравнение химической реакции типа: aX + bR = XaRb для получения осадка XaRb
Различают три метода гравиметрического метода анализа:
Метод отгонки (
,
легколетучий компонент)Метод выделения ( анализ сплавов)
Метод осаждения
Титриметрический метод анализа является разделом количественного анализа, в котором содержание вещества определяется путем точного измерения объема раствора реагента (титранта), вступившего в химическую реакцию с определяемым веществом. Концентрация раствора титранта должна быть точно известна.
Процесс постепенного приливания раствора-титранта к раствору анализируемого вещества называют титрованием. Момент, когда титрант добавили в исследуемый раствор в количестве, химически эквивалентном определяемому веществу, называют точкой эквивалентности. Для определения этого момента в исследуемый раствор добавляют индикатор. Окраска индикатора изменяется, когда реакция между определяемым веществом и титрантом доходит до конца. Практически изменение цвета не точно совпадает с точкой эквивалентности. В этом случае говорят о точке конца титрования (к.т.т.). Т.е. это такой момент титрования, когда по изменению окраски раствора индикатора или по другим признакам замечают конец реакции. Обычно к моменту конца титрования количество прибавляемого титранта больше или меньше, чем эквивалентное
2.Теория растворов в аналитической химии. Химическое равновесие. Термодинамическая и концентрационная константы равновесия. Сильные и слабые электролиты, степень диссоциации.
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ.
При протекании любой химической реакции наряду с прямой реакцией имеет место и обратная (обратимость реакции), причем при определенных условиях наступает такой момент когда скорости прямой и обратной реакций становятся одинаковыми. Этот момент называется химическим равновесием, а концентрации веществ, участвующих в этом равновесии, называют равновесными. Химическое равновесие является подвижным (динамическое равновесие) и на него можно влиять как со стороны исходных веществ, так и со стороны продуктов реакции в соответствии с принципом Ле-Шателье.
Для обратимой реакции A + B ↔ C + D в соответствии с ЗДМ скорости прямой и обратной реакции могут быть записаны следующим образом:
V=K [A][B]
V=k[C][D]
Тогда, в момент равновесия:
и k[A][B]=k [C][D]
k= k/ k= [C][D]/ A][B]
Величина K называется концентрационной константой химического равновесия или концентрационной константой равновесия. Концентрационная константа равновесия для данной конкретной реакции зависит от температуры, природы реагирующих веществ и растворителя, ионной силы раствора.
Константа равновесия реакции, выраженная через активности реагирующих веществ, называется истинной термодинамической константой равновесия и зависит от температуры, природы реагирующих веществ и растворителя, но не зависит от ионной силы раствора:
Сильные и слабые электролиты
Электролиты − это вещества, способные распадаться на ионы в растворе (упрощенная формулировка, т.к. не охватывает твердые электролитыи расплавы электролитов).
Раствор − это гомогенная смесь двух или нескольких веществ, способная непрерывно изменять свои свойства. Растворы бывают твердые и жидкие, в АХ используются в основном жидкие растворы.
Электролиты в растворах распадаются на ионы (диссоциируют) вследствие взаимодействия с молекулами растворителя. Количественно ионизация электролита в растворе характеризуется степенью диссоциации (α), равной отношению продиссоциировавших молекул к исходному числу молекул. Степень диссоциации численно выражается либо в долях единицы, либо в процентах.
По способности к диссоциации электролиты разделяют на сильные и слабые.
Сильные (неассоциированные) электролиты в не слишком концентрированных растворах распадаются на ионы практически полностью. Это − большинство солей, сильные кислоты, сильные основания. Для сильных электролитов их степень диссоциации α =1 (100%). В концентрированных растворах сильные электролиты частично ассоциированы.
Слабые (ассоциированные) электролиты − диссоциированы лишь частично. Это − слабые кислоты и основания, комплексные соединения (их внутренняя сфера), некоторые соли ртути , например, хлорид и цианид ртути.
Степень диссоциации(α =R(общ)/R(раст)*100 )
α ≤ 3% ,то слабые
α ≥30 % ,то сильные
3.Аналитическая и равновесная концентрации, активность, коэффициент активности. Способы выражения концентрации растворов.
Концентрация- количество вещества растворов в определяемом количестве растворителя.
Равновесная концентрация: HNO3=H+NO2
C(HNO3)= [H][NO3]
Аналитическая концентрация ионов в растворе сi определяется молярной концентрацией растворенного электролита (C, моль/л) с учетом его степени диссоциации (α) и числа ионов(m), на которые диссоциирует молекула электролита в растворе: Сi=m αC
Общая(аналитическая) концентрацияC(A).
n(A)= m(A)/M(a)
Активность(а(А))-это действующая концентрация, с которой данная частица вступает в данное взаимодействие.а(А)≤С(А)-молярная концентрация.
а(А)=С(А)*f(А), где f(А)- коэффициент активности(мера взаимодействия данной частицы с другими частицами в растворе).f(А)≤1
f(А)=1(для слабых электролитов,либо для сильных разбавленных растворов)
а(А)=С(А)
f(А)≤1(для сильных электролитов)
а(А) меньше С(А)
Способы выражения концентрации
А) Массовая концентрация ῳ; г/100 раствора; в процентах
q(A)=m(A)/V(A)
Б) молярная концентрация(моль/дм^3)
C(А)=n*1000/V= (m(A)*1000)/(M(A)*V)
В) молярная концентрация эквивалента
C(А)=n(1/z)*1000/V
n(1/z)=n/z
n(1/z)=m(A)/M(1/z)
C(1/zA)=z*C(A)
Г)титр(г/см^3)
T(A)=m(A)/V
Д) титр по определенному веществу(Т(R/x);г/см^3)
m(x)= Т(R/x)*V(R)