- •Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України Харківський національний університет
- •Зміст програми Вступ
- •Хімічна рівновага
- •Органічні реагенти в аналітичній хімії
- •Основні метрологічні характеристики методів визначення
- •Методи визначення
- •Методи визначення
- •Титриметрія
- •Кислотно-основне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •Окисно-відновлювальне титрування
- •Птичні методи аналізу Молекулярна абсорбційна спектрометрія (спектрофотометрія)
- •Атомно-емісійний аналіз і фотометрія полум’я
- •Атомно-абсорбційна спектрометрія
- •Електрохімічні методи аналізу
- •Хроматографічні методи аналізу
- •Біологічні методи аналізу
- •Біохімічні методи аналізу
- •Закінчення
- •Навчальна література
- •1. Аналітична хімія. Загальні поняття і визначення
- •Класифікація методів аналізу, що грунтується на кількості речовини аналіту
- •2. Якісний аналіз. Загальні відомості
- •3. Тeхнікa роботи у лабораторії
- •4. Органічні реагенти у неорганічНому аналізі
- •Характерні групи атомів у органічних реагентах
- •Використання органічних реагентів у аналізі
- •5. Закон дії мас. Алгебра хімічних реакцій
- •Позначення констант рівноваг
- •2. Константи кислотно-основних рівноваг (продовження)
- •Реакції кислотної дисоціації – зворотні до наведених:
- •6. Концентраційно-логарифмічні діаграм (клд)
- •7. Розрахунки рівноважного складу розчинів
- •Метод матеріального балансу при розрахунках рівноважного складу розчинів
- •Приклади обчислень рівноважних концентрацій розчинів за схемою Комаря м. П.
- •8. Буферні розчини
- •9. Лабораторні роботи з якісного аналізу Аналіз катіонів за кислотно-основною схемою
- •Взаємодія катіонів із деякими реагентами
- •Лабораторна робота № 1. Реакції катіонів 1-ї групи. Оформлення записів у лабораторних журналах
- •Зразок запису результатів дослідження властивостей об’єктів у лабораторному журналі
- •Pеaкцiї катіонів l-ї аналiтичної групи
- •Лабораторна робота № 2.
- •2.3.3. Мікрокристалоскопічна реакція на кальцій
- •Peaкції катіонів 2-ї aнaлiтичної групи
- •Лабораторна робота № 3. Аналіз катіонів 1-2-ї груп.
- •3‑Я групa катіонів
- •Приклад звітної картки для катіонів 1-ї та 2-ї груп
- •Лабораторна робота № 4. Реакції катіонів 3-ї групи.
- •4.1. Алюміній
- •4.2. Цинк (іі)
- •4.3. Хром
- •4.4. Станум (іі) та станум (іv)
- •Реакції катіонів 3-ї аналітичної групи
- •Лабораторна робота № 5. Аналіз катіонів 3-ї групи.
- •4‑A групa катіонів
- •Лабораторна робота № 6. Реакції катіонів 4-ї групи.
- •6.1. Ферум (іі) та ферум (ііі)
- •6.2. Бісмут (ііі)
- •6.3. Манган
- •Реакції катіонів 4-ї аналітичної групи
- •6.4. Стибій (ііі) та стибій (V)
- •Лабораторна робота № 7. Реакції катіонів 5-ї групи.
- •7.1. Купрум (іі)
- •7.2. Кадмій (іі)
- •7.4. Кобальт (іі)
- •7.5. Магній (іі)
- •Реакції катіонів 5-ї аналітичної групи
- •Лабораторна робота № 8. Аналіз катіонів 4-5 груп.
- •9.1. Натрій
- •9.3. Амоній
- •Реакції катіонів 6-ї аналітичної групи
- •Лабораторна робота № 10. Аналіз катіонів 6-ї групи.
- •Окисно-відновні властивості аніонів
- •Класифікація аніонів за реакціями осадження
- •Лабораторна робота № 11. Реакції аніонів.
- •11.1. Попередні випробування
- •11.1.3. Проби на присутність аніонів‑відновників.
- •Лабораторна робота № 12. Аналіз аніонів.
- •Коментарі до звітної картки (табл. 16)
- •Хід аналізу аніонів (р0 – вихідна суха речовина,
- •Питання до колоквіуму за темою «якісний аналіз катіонів та аніонів»
- •Кислотно-основна схема систематичного аналізу катіонів
- •Інші схеми систематичного аналізу катіонів
- •Систематичний якісний аналіз аніонів
- •Теорія похибок і статистична обробка результатів вимірювань
- •Теоретичні значення q – критерію. При різних довірчих імовірностях р
- •Значення критерію грубої похибки β
- •Значення t-критерію Стьюдента
- •Значення критерію фішера,
- •1. Гравіметричний аналіз
- •1.1. Терези і принцип зважування
- •Конструкція аналітичних терезів
- •1.2. Порядок зважування на терезах типу влр-200.
- •Лабораторна робота № 1.1. Гравіметричне визначення води в твердих тілах. (для самостійного ознайомлення)
- •2. Підготовка до роботи
- •3. Обладнання
- •4. Хід роботи
- •5. Обробка результатів
- •Умови висушування деяких кристалогідратів
- •Література
- •2.Титриметрія
- •2.1. Загальні відомості
- •2.2. Мірний посуд та робота з ним
- •Час витікання рідини (за стандартом дсту)
- •2.2.1. Перевірка місткості посуду
- •Поправки для об’ємів (в см3), що виміряні мірним посудом (каліброваним для температури 20 °с), якщо ним користуються при різних температурах
- •Лабораторна робота № 2.1. Перевірка місткості посуду. (для самостійного ознайомлення)
- •1. Реактиви й обладнання
- •2. Хід роботи
- •3. Приклад розрахунків
- •2.3. Кислотно-основне титрування
- •Лабораторна робота № 2.2. Стандартизація розчину хлороводневої кислоти.
- •1. Реактиви й обладнання
- •2. Хід роботи
- •3. Обробка результатів
- •Лабораторна робота № 2.3. Титрування сумішей NaOh, Na2co3, NaHco3.
- •1. Попередні зауваження
- •2. Реактиви й обладнання
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •Залежно від постановки задачі, ці маси перераховуємо, зважаючи на те:
- •Лабораторна робота № 2.4. Титриметричне визначення аміаку в амонійних солях.
- •1. Загальні відомості
- •2. Реактиви й обладнання
- •3. Хід роботи
- •Відкривають кран (4) і через лійку вводять у колбу для дистиляції 25 мл розчину гідроксиду натрію. Кран закривають, не допускаючи втрати через нього газоподібного аміаку.
- •4. Обробка результатів
- •2.4. Комплексонометричне титрування
- •Лабораторна робота № 2.5. Стандартизація розчину едта.
- •1.Загальні відомості
- •2. Реактиви й обладнання
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •Лабораторна робота № 2.6. Визначення цинку й алюмінію в алюмінієвому стопі.
- •1. Загальні відомості
- •2. Реактиви та обладнання
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •1. Загальні відомості
- •2. Реактиви й обладнання
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •2.5. Окислювально-відновлювальне титрування
- •Лабораторна робота № 2.8. Стандартизація розчину тіосульфату.
- •1. Загальні відомості
- •А. Стандартизація за наважками кристалічного іоду
- •2А. Реактиви й обладнання:
- •3А. Хід роботи
- •4А. Обробка результатів
- •Б. Стандартизація за наважками дихромату калію
- •2Б. Реактиви й обладнання:
- •3Б. Хід роботи
- •4Б. Обробка результатів
- •Лабораторна робота № 2.9. Іодометричне визначення міді.
- •1. Загальні відомості
- •2. Реактиви й обладнання:
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •Лабораторна робота № 2.10. Визначення аскорбінової кислоти у фруктових соках.
- •1. Загальні відомості
- •2. Реактиви й обладнання:
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •Кислотно-основне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •3. Електрохімічні методи аналізу
- •3.1. Потенціометричний метод аналізу
- •3.1.1. Теоретичні основи потенціометрії
- •3.1.2. Вимірювання потенціалу
- •Класифікація іоноселективних електродів
- •Лабораторна робота № 3.1. Вимірювання рН водяних розчинів методом іонометрії.
- •3.2. Порядок вимірювань Схему приладу наведено на рис. 3.2. Вимірюють у режимі ерс («mV») і вузькому піддіапазоні («-1-4»).
- •4. Хід роботи
- •Лабораторна робота № 3.2. Визначення фторидів у зубній пасті методом іонометрії.
- •1. Загальні відомості
- •3. Алгоритм вимірювань
- •Лабораторна робота № 3.3. Біхроматометричне визначення заліза в окалині, продуктах корозії та інших матеріалах.
- •1. Загальні відомості
- •2. Реактиви й обладнання
- •Шпателі, скляні палички.
- •3. Хід роботи
- •4. Обробка результатів
- •Література
- •Оптичні методи аналізу
- •4.1. Атомна спектроскопія
- •4.2. Атомно-емісійний метод аналізу Лабораторна робота № 4.1. Визначення калію та натрію в мінеральних водах методом полум'яно-емісійної спектрометрії.
- •1. Загальні відомості
- •2. Стандартні розчини
- •3. Підготовка полум’яного фотометра до роботи градуювання
- •4. Аналіз зразка води
- •4.3. Атомно-абсорбційна спектрометрія
- •Лабораторна робота № 4.2. Атомно-абсорбційне визначення міді, цинку та марганцю в соках і водах.
- •1. Загальні відомості
- •2. Апаратура, реактиви, розчини
- •4.4. Спектрофотометрія
- •Лабораторна робота № 4.3. Спектрофотометричне визначення загальної концентрації іонів феруму в мінеральній воді з о-фенантроліном.
- •1. Загальні відомості
- •2. Прилади, матеріали, реактиви
- •3. Визначення градуювальної залежності
- •4. Аналіз зразка води
- •5. Обробка результатів
- •Лабораторна робота № 4.4. Спектрофотометричне визначення летких фенолів. Визначення загальної кількості летких фенолів у стічній воді у перерахунку на c6h5oh.
- •2. Прилади, матеріали, реактиви
- •Фенол, стандартний розчин 0,94 г/л; 9,4 мг/л (розчин фенолу з масовою концентрацією 9,4 мг/л, готують перед застосуванням, розводячи розчин з масовою концентрацією 9,4 г/л).
- •3. Визначення градуювальної залежності
- •4. Попередня підготовка проби
- •5. Вимірювання вмісту фенолів
- •6. Обробка результатів
- •5. Вибрані кінетичні методи аналізу
- •Лабораторна робота № 5.1. Визначення вмісту формальдегіду в розчинах кінетичним методом.
- •1. Сутнiсть методики
- •2. Алгоритм методики
- •2.1. Прилади й реагенти
- •2.2. Побудова градуювального графiка
- •2.3. Вимiрювання невiдомої концентрацiї
- •Лабораторна робота № 5.2. Визначення вмісту хрому (VI) в розчинах кінетичним методом.
- •1. Сутнiсть методики
- •2. Алгоритм методики
- •2.1. Прилади та реагенти
- •2.2. Побудова градуювального графiка
- •2.3. Визначення концентрацiї хрому в дослiджуваному розчинi
- •Література
- •6. Хроматографічні методи аналізу
- •Лабораторна робота № 6.1. Розділення нейтральних хелатів (комплексів металівіз органічним лігандом) методом тшх.
- •1. Реактиви й обладнання
- •2. Одержання екстрактів комплексів
- •3. Хроматографування
- •Лабораторна робота № 6.2. Розділення амінокислот методом тшх.
- •1. Реактиви й обладнання
- •2. Хроматографування
- •7. Біологічні та біохімічні методи аналізу
- •Приклади використання біологічних методів для визначення різних сполук
- •Приклади використання ферментів для визначення їх субстратів (I) і інгібіторів (II)
- •Вибрані логарифми констант рівноваг Неорганічні ліганди
- •I‑, іодид‑іон
- •I‑, іодид‑іон (продовження)
- •Io3‑, іодат‑іон
- •Io3‑, іодат‑іон (продовження)
- •Органічні ліганди: аміни
- •Органічні ліганди: карбонові кислоти
- •Органічні ліганди: амінокислоти
- •Інші органічні ліганди: оксими, тіоли тощо
- •Відновні напівреакції
- •Індикатори
- •61022, Харків, пл. Свободи, 4
3‑Я групa катіонів
Солі катіонів 3‑ї групи піддаються гідролізові. Солі катіонів Al (III) та Cr (III) із дуже слабкими й леткими кислотами (зокрема, сульфіди й карбонати) гідролізовані повністю й не здатні існувати у водяних розчинах.
Катіонам Zn2+ та Al3+, із заповненими зовнішніми 8‑ та 18‑електронними оболонками, властива постійна ступінь окиснення. Хром та станум, зі змінною ступінню окиснення, дією пероксиду водню у середовищі NaOH окиснюють до CrO42‑ та Sn(OH)62‑. Окисно-відновні властивості проявляються по різному у кислому та лужному середовищі. Відновні властивості Sn (ІІ) посилюються зі збільшенням рН. У середовищі з с(НСl) = 0,53 моль/л маємо такі значення реального потенціалу та умовної константи ЗДМ:
Е0(Sn (ІV) + 2 e‑ Sn (ІI)) = 0,144 B, lg K’ = 4,87,
а в лужному середовищі маємо
Е0(Sn(OH)62‑ + 2 e‑ Sn(OH)3‑ + 3 OH‑) = ‑0,93 B, lg K = ‑31,4.
Таблиця 9
Приклад звітної картки для катіонів 1-ї та 2-ї груп
|
№ |
Об’єкт |
Реактив |
Результат |
Висновок |
Імовірний склад | |
|
Осаду |
Розчину | |||||
|
1 |
рF0 |
індикатор |
забарвлений |
рН~5 |
- |
- |
|
2 |
рР0 + рF0 |
3 моль/л HCl, 3 моль/л H2SO4 |
Р білий |
Є 1-2 група |
AgCl, PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4 |
H+, HSO4‑, Ca(II) |
|
3 |
P2 |
15 моль/л NH3 |
Р лишився |
|
PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4 |
Ag(NH3)+, Сl‑ |
|
4 |
F3 |
3 моль/л HNO3, |
Р білий |
Є Ag+ |
AgCl |
NH4+, NO3‑ |
|
5 |
Р3 |
6 моль/л NaOH |
Р лишився |
|
BaSO4, SrSO4, CaSO4 |
Pb(OH)3‑, SO42‑ ,Na+ |
|
6 |
F5 |
HAc |
- |
рН45 |
- |
Pb2+, SO42‑, Na+ , Ac‑ |
|
7 |
pF6 |
KI |
Р жовтий |
Є РЬ2+ |
PbI2 |
Na+, SO42‑, Ac‑ ,К+ ,I‑ |
|
K2CrO4 |
Р жовтий |
|
PbCrO4 |
Na+ , SO42‑, Ac–, К+, CrO42‑ | ||
|
8 |
P5 |
Насичений Na2CO3, to |
Р залишився |
|
BaCO3, SrCO3, CaCO3, BaSO4 |
Na+, CO32‑, SO42‑ |
|
9 |
P8 |
HAc |
Р |
|
частина BaSO4 |
Ca2+, Sr2+, Ba2+ ,CО22‑, Ac‑ |
Таблиця 9 (продовження)
|
10 |
F9 |
K2CrO4 |
Р жовтий |
Є Ва2+ |
BaCrO4 |
Ca2+, Sr2+, Ac‑, K+, CrO42‑ | |
|
11 |
F10 |
Насичений Na2CO3 |
Р білий |
- |
SrCO3, СаСОз |
Na+, CO32‑, K+, CrO42‑ | |
|
12 |
P11 |
HAc |
F |
- |
- |
Ca2+, Sr2+, Ac‑, CO2 | |
|
№ |
Об'єкт |
Реактив |
Результат |
Висновок |
Імовірний склад | ||
|
Осаду |
Розчину | ||||||
|
13 |
F12 |
3 моль/л NH3 |
- |
рН~7 |
- |
Ca2+, Sr2+, NH4+ ,Ac‑ | |
|
14 |
pF13 |
Na2C6O6 |
Р цегляно-червоний |
Є Sr2+ |
частина BaSO4 |
Ca2+, Sr2+, Ba2+ ,CО22‑, Ac‑ | |
|
15 |
Р14 |
3 моль/л HCl |
P F |
|
|
Sr2+, H2C6O6, H+, Cl‑ | |
|
16 |
pF13 |
NH4Cl, C2H5OH, K4Fe(CN)6 |
Р білий |
Є Са2+ |
Ca(NH4)2 {Fe(CN)6} |
Sr2+, NH4+, Ac‑, K+, Fe(CN)64‑ | |
|
Висновок: у об’єктi виявлено катіони Ag+, Pb2+, Ва2+, Sr2+ та Са2+. | |||||||
Реакції станума вивчено недостатньо через різноманітність можливих комплексів: у кислому середовищі маємо лише умовні величини (у реакції зазначено тільки окисний стан), а для лужного деякі довідники не наводять останню реакцію. У складних сумішах хром (VI) − типовий окисник. Як і для стануму (ІІ), відновні властивості хрому (ІІІ) посилюються, а окиснювальні хрому (VI) послаблюються зі збільшенням рН. У кислому середовищі
E0(Cr2O72‑ + 14 H+ + 6 e‑ 2 Cr3+ + 7 H2O) = 1,33 B, lg K = 134,8,
а в лужному
Е0(CrO42‑ + 4 H2O + 3 e‑ Cr(OH)4‑ + 4 OH‑) = ‑0,317 B, lg K = ‑16,1.
Усі катіони 3-ї групи утворюють комплекси. Для Zn2+ характерні амінокомплекси, Zn(NH3)j2+, а для Sn (IV) − хлорокомплекси, SnClj4‑j, де j = 1-6.
Хлориди, нітрати, сульфати катіонів 3-ї групи розчинні у воді. Сполуки катіонів Zn2+, Al3+, Sn 2+ та Sn 4+ безбарвні, усі сполуки хрому забарвлені: Cr3+ синьо-зелений, CrO42‑ жовтий, Cr2O72‑ оранжевий.