1

1) АХ как наука. Структура совр АХ осн этапы развития. Аналитическая химия -наука о методах определения качественного и количественного состава ве-ва, АХ явл. составной частью единой хим.науки. Предмет АХ- разработка методов анализа, их практич. выполнение, опр-е состава ве-в, изучение физ. св-в ве-в. Задачи-1. развитие теории методов анализа.2. разработка и совершенствование методов анализа.3. обеспечение хим.-аналитич. контроля в процессе проведения научно-исследовательских работ. Большое место отводится в АХ поиску новых совр. методов анализа, с использованием новых достижений науки и техники. Анализ имеет большое значение для промышленности, медицины. Определяется состав вод, почв. В пром-ти исп-ся состав как количественный так и качественный сплавов материалов и т.д. классификация методов анализа. -Анализ ве-в проводится для установления количественного и качественного состава ве-в. Качественный анализ- позволяет установить, из каких эл-тов состоит ве-во. Количественный – позволяет установить количественное содержание составных частей в анализируемой среде. Методы м/классифицироваться в зависимости от кол-ва анализируемого ве-ва: Макрометоды, Полумикрометоды Микрометоды Ультрамикрометоды Субмикрометоды (очень важны в медицине, биологии).В зависимости от техники выполнения анализа: Химические- в основе хим.реакция. Физико-химические- о составе анализируемого ве-ва судят по физ.св-ву продукта (плотность) Физические- судят по физическому свойству. Четкой границы м/у физич. и физич.-хим. р-ции нет, а объединяет их то, что и там и там исследуются св-ва при пом.прибора.

2)метрологические основы химического анализа условия выбора метода анализа . Любая методика химического анализа имеет своей задачей извлечение информации о веществе с использованием тех или иных средств измерений. Таким образом, методика анализа есть сложная, многостадийная измерительная процедура. Именно на стадии измерения (и последующей обработки и интерпретации результатов) ярко проявляется глубокое внутреннее единство самых различных методов анализа, а закономерности измерения химических величин имеют фундаментальное значение для всех разделов аналитической химии, составляя, по существу, ее философский базис. Изучением общих вопросов, связанных с измерением, обработкой и интерпретацией результатов химического анализа занимается специальный раздел аналитической химии, называемый химической метрологией.

выбир метод анализа необходимо четко знать цель анализа задачи, кот при этотом нужно решить, оценить достоинва и недостачи доступных методопользов анализа.

3) Качественный хим анализ, сист дробный анализ.

Дробный и Систематический анализ Систематический анализ основан на последовательном выделении из растворов отдельных групп ионов, на выделении отдельных ионов из подгрупп. Выделенные ионы определяют при помощи соответствующих реакций. На исследование берут навески исследуемого объекта и операции (минерализация, осаждение, растворение, фильтрование )Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого раствора. Для обнаружения соответствующих ионов необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Обнаружение производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с помощью соответствующих реактивов, а затем прибавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.

4) классификация и анализ катионов Разделение катионов на аналитические группы. При анализе образцов в которых несколько видов катионов их взаимно мешающее действие не позволяет воспользоваться дробным методом анализа. Пользуются системным анализом(разделяют ионы групповым реагентом). Теоретически базой для классификации катионов может служить ожжет служить Табл. Менделеева, которая характеризуется четкой аналогией совокупных свойств внутри каждой группы элементов. 1 гр. (Na,K,NH4) группового реагента нет 2 гр. (Ag,Hg,Pb,)- групповой реагент HCl. 3 гр. (Ca, Ba, Pb)- групповой реагент H2SO4 4 гр. (Al Cr Zn As Sn)- групповой реагент NaOH 5 гр. (Bi Mg Mn Fe)- групповой реагент NaOH 6 гр. (Co Cu Ni Cd Hg) – групп. реагент NH4OH.

5) Качечтвенный хим анализ, анализ анионов, виды реак призн. Любой качественный химический анализ основан на использовании аналитических реакций. Аналитическая реакция – это реакция, которая сопровождается внешним эффектом (выпадение осадка, выделение газа, изменение цвета и т.д.). Вещество, вызывающее аналитическую реакцию, называется реагентом. Каждая аналитическая реакция характеризуется определенной чувствительностью и селективностью. Чувствительность (нижний предел определения) – это минимальная концентрация открываемого компонента, которую можно обнаружить с помощью данной реакции с ошибкой определения не более 30%. Селективность (избирательность) – это способность реагента вступать во взаимодействие с минимальным количеством компонентов смеси. По селективности различают следующие виды аналитических реакций: - специфические – реакции, в которые вступает только один компонент анализируемой смеси; - селективные – реакции, в которые вступает ограниченное число компонентов смеси; - групповые – реакции, в которых целая группа компонентов смеси дает одинаковый сигнал. Если анализ проводится с помощью специфических реакций, он называется дробным. Систематический анализ предполагает систематическое, последовательное разделение и обнаружение компонентов смеси с помощью групповых реакций с последующей идентификацией компонентов внутри группы с помощью селективных и специфических реакций.

6) 7)Гравиметрический анализ недостатки Гравиметрический метод. основан на точном измерении массы вещества известного состава, химически связанного с определяемым компонентом и выделенного в виде соединения или в виде простого вещества Метод характеризуется высокой точностью, но длителен и трудоемок. В фармацев¬тическом анализе его применяют для определения влажности и зольности лек препаратов. 1Расчет массы навески анализируемого вещества и ее взвешивание 2 Растворение навески 3 Создание условий осаждения 4 Осаждение (получение осаж¬денной формы) 5Отделение осадка фильтрова¬нием 6 Промывание осадка 7 Получение гравиметриче¬ской формы (высушивание, прокаливание до постоян¬ной массы) 8 Взвешивание гравиметриче¬ской формы 9 Расчет результатов анализа Осажденной формой называют соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора. Гравиметрической (весовой) формой называют соединение, которое взве¬шивают. Осажденная форма должна быть:достаточно малорастворимой, чтобы обеспечить практически полное, полученный осадок должен быть чистым и легко фильтрую-щимся (что определяет преимущества кристалли-ческих осадков);осажденная форма должна легко переходить в гравиметрическую форму. Основными требованиями к гравиметрической форме являются точное соответствие ее состава определенной химической формуле; химическая устойчивость в достаточно широком интервале темпера¬тур, отсутствие гигроскопичности; Недостатки гравиметрического анализа — длительность выполнения и необходимость применения сравнительно больших количеств анализируемой пробы (~0,5 г). Последний недостаток устраняется при использовании микро- ультрамикрометодов гравиметрического анализа . Методы осаждения. Эти методы основаны на довольно простой общей схеме определения, когда навеску анализируемого образца (m_нав), содержащего определяемое вещество (В), переводят в раствор и добавляют избыток реагента-осадителя (А). Образовавшийся осадок (форма осаждения В_bА_a) отфильтровывают, промывают, высушивают (прокаливают) до постоянной массы (весовая форма С) и взвешивают на аналитических весах:

8) хромотография. Основы хроматографического анализа Хроматография - это физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкос-тей или растворенных веществ сорбционными ме-тодами в динамических условиях. Метод основан на различном распре-делении веществ между двумя несмешивающимися фазами - подвижной и непод-вижной. Подвижной фазой может быть жидкость или газ, неподвижной фазой - твердое вещество, которое называют носителем. Различные методы хроматографии можно классифицировать: По агре-гатному состоянию фаз различают жидкостную и газовую хроматографию. Разделение веществ про-текает по разному механизму, в зависимости от природы сорбента и веществ анализируемой смеси. По механизму взаимо¬действия вещества и сор-бента различают сорбционные методы, основан¬ные на законах распределения (адсорбционная, распре-делительная, ионо-обменная хроматография и др.), гельфильтрационные (проникающая хро-матогра-фия), основанные на различии в размерах молекул разделяемых веществ. По технике выполнения хроматографию подразделяют на колоночную, ко-гда разделение веществ проводится в специальных ко¬лонках, и плоскостную: тонкослойную и бумаж-ную. В тонкослойной хроматографии разделение проводится в тонком слое сорбента, в бумаж¬ной - на специальной бумаге. Основными ее характе-ристиками являются коэффициенты емкости, раз-деления, распределения, время удерживания, а так-же ширина и разрешение пиков. Коэффициент емкости К показывает, насколько сильно вещество А удерживается Неподвиж.Фаза по сравнению с Подвижн.Ф: , где n - число молей вещества А в подвижной и неподвижной фазах Коэффициент. распределения показывает соотношение концен-траций вещества А в НФ и ПФ, при котором при распределении вещества А между ПФ и НФ уста-навливается равновесие.Для каждого вида хрома-тографии коэффициент распределения имеет свое название: в распределительной и ионообменной - коэффициент распределения, в адсорбционной - коэффициент адсорбции, в гельпроникающей - коэффициент проницаемости. Каждый пик на элю-ентной колоночной хроматограмме характеризуют временем удерживания, шириной и формой Время удерживания tr отчитывают от момента ввода сме-си в колонку до появления на выходе из колонки максимума пика. С параметром tr связан параметр, называемый индексом удерживания R. , где tm - время прохождения (мертвое время) растворителя или не удерживаемого вещества через ту же коло-нку. Для каждого вещества характерно свое R, поэ-тому R вместе с tr служат для идентификации веществ, т.е. для качественного анализа.

9) Газожидкостн хроматограф, преимущества и недостатки (ГХ) - хроматография, в которой подвижная фаза находится в состоянии газа или пара - инертный газ (газ-носитель). Неподвижной фазой является высокомолекулярная жидкость, закрепленная на пористый носитель или на стенки длинной капил-лярной трубки, или только твердое пористое веще-ство, заполняющее колонку , в следствии чего газо-вая хроматография подразделяется на газо-жидкос-тную и газо-твердофазную. Газовая хроматогра-фия - универсальный метод разделения смесей разнообразных веществ, испаряющихся без раз-ложения. При этом компоненты разделяемой смеси перемещаются по хроматографической колонке с потоком газа-носителя. По мере дви-жения разделяемая смесь многократно распреде-ляется между газом-носителем (подвижной фазой) и неподвижной фазой. Принцип разделения – нео-динаковое сродство веществ к летучей подвижной фазе и стационарной фазе в колонке. Компоненты смеси селективно задерживаются последней, пос-кольку сродство их к этой фазе различно, и та-ким образом разделяются (компонентам с большим сродством требуется большее время для выхода из неподвижной фазы, чем компонентам с меньшим сродством). Затем вещества выходят из колонки и регистрируются детектором. Сигнал детектора записывается в виде хроматограммы автомати-ческим потенциометром (самописцем) . Верхний предел температуры хроматографической колонки определяется летучестью и стабильностью неподвижной фазы. Практически трудно подобрать неподвижную фазу для низкокипящих газов.

10)классифик хроматогр методов Хроматографические методы – это методы молекулярного анализа, основанные на разделении компонентов смеси путем их избирательного поглощения (сорбции). Сорбция происходит в динамических условиях – при движении анализируемой смеси через слой сорбента. При этом движении происходит многократное повторение процессов сорбции и десорбции, что обеспечивает лучшее разделение компонентов смеси. Прибор, на котором проводит такой анализ, называется хроматографом.

11)хроматография как гибридный метод анал. х-ка хромат пика полученный сигнал преобразуется в электрический и фиксируется самописцем. В результате получается хроматограмма, представляющая собой набор пиков. Время выхода каждого пика (τ) является качественной характеристикой вещества. Качественный анализ смесей всегда начинается с хроматографирования отдельных стандартных веществ и определения времени их выхода в заданных условиях анализа. Площадь пика, определяемая как произведение его высоты на ширину пика, пропорциональна концентрации определяемого вещества и используется для количественного анализа. Агрегатное состояние неподвижной фазы определяет механизм процесса, лежащего в основе разделения веществ между подвижной и неподвижной фазой. По механизму разделения различают адсорбционную, распределительную, ионообменную, осадочную, окислительно-восстановительную, адсорбционно-комплексообразовательную и другие виды хроматографии.

12)классич методы недостатки и преимущ. значение среди химических методов количественно-го анализа имеют гравиметрические и титриметрические методы, ко-торые называют классическими методами анализа. Эти методы явля-ются стандартными для оценки правильности определения. Основная область их применения – прецизионное определение больших и сред-них количеств веществ.

Классические методы анализа широко используются на предпри-ятиях химической промышленности для контроля хода технологиче-ского процесса, качества сырья и готовой продукции, промышленных отходов. На основе этих методов осуществляется и фармацевтический анализ – определение качества лекарств и лекарственных средств, ко-торые производятся химико-фармацевтическими предприятиями.

Гравиметрический метод анализа является одним из наиболее старых и точных классических методов..

Гравиметрия – это метод количественного анализа, основан- ный на точном измерении массы аналита или его составных ча- стей, выделенных в виде соединений точно известного, постоян- ного состава. различают 3 гравиметрических метода:

 метод выделения;

 метод отгонки;

 метод осаждения

Достоинства и недостатки гравиметрического метода анализа

Гравиметрия – один из наиболее старых и наиболее точных мето- дов анализа. Предел определения в гравиметрии ограничивается рас- творимостью осадка и чувствительностью аналитических весов.

Гравиметрия – наиболее точный из химических методов анализа. Точность определения составляет в среднем 0,1–0,2%, иногда 0,005– 0,01%. Кроме того, метод отличается надежностью полученных ре- зультатов. Благодаря этим достоинствам метод используют при про- ведении наиболее ответственных и требующих точности аналитиче- ских работ:

 при арбитражных анализах, которые проводят в случае воз- никновения разногласий между поставщиком и потребителем;

 для аттестации эталонных образцов;

 для определения концентрации стандартных растворов раз- личных элементов;

 для установления состава веществ и материалов, в том числе новых минералов, синтезированных соединений и т. п. К числу достоинств гравиметрии относится также отсутствие ка- ких-либо стандартизаций или градуировок по стандартным образцам, необходимых почти в любом другом методе анализа. За счет всех этих преимуществ практическое применение гравиметрии остается очень широким.

Однако гравиметрический метод имеет ряд недостатков:

 длительность проведения анализа. На анализ затрачивается обычно несколько часов, чаще всего результат может быть получен только на второй день. Поэтому метод не применяют для контроля хода технологического процесса, а используют его для контроля каче- ства сырья и готовой продукции;

 трудоемкость, связанная с необходимостью выполнения мно- гих операций, описанных выше;

 невысокая чувствительность, в связи с чем трудно определять малые количества аналита. Гравиметрию практически не используют для анализа проб с массовой долей определяемого компонента ниже 0,1%. Оптимально, если концентрация его выше 1%, а чаще всего ме- тод используют для анализа основного компонента при его массовой доле 30–90%.

 малая избирательность за счет того, что большинство осадите- лей не являются селективными реагентами и приходится проводить предварительное разделение компонентов с целью выделения аналита. Это приводит к увеличению времени, затрачиваемого на проведение анализа, а также снижает точность определения. Избирательность может быть повышена при использовании органических осадителей, приемов маскирования, регулирования рН и т. д.

Титриметрический метод анализа является одним из наиболее важных методов количественного анализа.

Титриметрия – это метод количественного анализа, основанный на точном измерении объема раствора реагента (R) с точно известной концентрацией, который израсходован на реакцию с аналитом (X):

X + R  P.

Таким образом, аналитическим сигналом в титриметрии является объем раствора реагента V(R). Точность измерения объема (мл) долж- на составлять 1–2 знака после запятой, обычно 0,1 или 0,05 мл.

Основной операцией метода является титрование с помощью бю- ретки. Бюретка – это точный измерительный сосуд, позволяющий проводить определение объема раствора с точностью не менее 0,1 мл (рис. 3).

Титрование – это процесс добавления раствора реагента (титран- та, рабочего раствора) из бюретки к раствору аналита до тех пор, пока весь аналит не прореагирует. Момент окончания реакции между X и R фиксируют визуально по аналитическому эф- фекту (изменение, появление или исчезновение окраски; выпадение или растворение осадка). Для этого при титровании используют индика- торы. Расчет результатов анализа в титриметрии проводят только по за- кону эквивалентов, согласно которому вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

Достоинства и недостатки метода

К достоинствам метода кислотно-основного титрования относятся:

 высокая точность (0,1–0,2%);

 устойчивость рабочих растворов;

 наличие большого количества рН-индикаторов для фиксирова- ния к. т. т.;

 обширная область практического применения. Основные недостатки метода:

 неселективность при титровании смеси протолитов;

 недостаточно высокое значение константы равновесия при тит-ровании очень слабых протолитов.

13) Основные понятия тетриметрического анализа. (.) экв Титриметрический анализ — методы количественного анализа, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титрование — процесс определения титра исследуемого вещества. Титр раствора— способ выражения концентрации. Обозначается заглавной латинской буквой T. Измеряется в г/мл Титр по растворённому веществу или просто титр — масса растворённого вещества (в граммах), содержащаяся в одном миллилитре (см³) раствора. Титр по определяемому веществу или условный титр — масса какого-либо вещества (в граммах), реагирующая с одним миллилитром данного раствора Титрант (в титриметрическом анализе) — реагент с точно известным титром (концентрацией), добавляемый к исследуемому раствору для количественного анализа содержащихся в нем веществ или их элементов (ионов, функциональных групп) Аликвота - точно измеренная кратная часть образца (объём раствора), взятая для анализа, которая сохраняет свойства основного образца.

14) Классификация тетриметрических методов анализа Титриметрический анализ использует различные типы химических реакций: нейтрализации (кислотно-основное титрование) —реакции с изменением pH растворов окисления восстановления (перманганатометрия, иодометрия,хроматометрия) реакции, которые происходят с изменением окис-лительно-восстановительных потенциалов в системе титрования. осаждения (аргентометрия) реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе. комплексонометрия — реакции, основанные на образовании прочных комплексных соединений ионов металлов (всех, кроме одновалентных) с комплексоном III, при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе. требования: 1. Реакция должна протекать в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции и должна быть практически необратима. Результат реакции должен отражать количетво анализируемого вещества. Константа равновесия реакции должна быть больше 10 . 2. Реакция должна протекать без побочных реакций, иначе нельзя при менять закон эквивалентов 3 Реакция должна протекать с достаточно большой скоростью, т.е.за 1-3 секунды. 4. Должен существо-вать способ фиксирования точки эквивалентности. Для работы в титриметрическом анализе используют стандар-тные растворы, то есть растворы с точно извес-тной концентрацией. К установочным вещест-вам, предъявляется ряд требований. Если вещество можно получить в химически чистом виде, оно устойчиво при хранении, сравнительно хорошо растворимо и если состав его строго соответствует определенной формуле, то точную концентрацию определяют по точной навеске. Кроме того, это вещество должно иметь возможно большую массу эквивалента. К таким веществам относят тетраборат натрия Na2B4O7 10H2O,карбонат натрия Na2CO3, щавелевую кислоту H2C2O4 2H2O, дихромат калия

K2Cr2O7, хлорид натрия NaCl .пределяться достаточно легко и просто.

15) первичные стандартные в-ва, их факторы эквив. Массу титриметрически определяемого компонента вычи¬сляют по объему и концентрации стандартного раствора реагента — титранта, израсходованного на титрование рас¬твора этого компонента. Первичным стандартом называют стандартный раствор, приготовленный по точной навеске. Реагент для приготов¬ления первичного стандарта (установочное вещество) должен быть квалификации не ниже чда (чистый для анализа), нелетучим, негигроскопичным, не поглощать С02 и другие компоненты из атмосферы и иметь по возможности большую моль-эквивалентную массу. Вторичным стандартом называют стандартный раствор, характеристики которого установлены по первичному стан¬дарту.

16) Теория индикаторов. При визуальном фик-сировании точки эквивалентности чаще всего применяют кислотно-основные индика-торы- слабые кислоты и основания, окраска ко-торых изменяется в зависимости от рН среды. Ионная теория индикаторов. В связи с тем, что кисло-тно-основные индикаторы представ-ляют собой слабые кислоты или слабые основа-ния, любой индикатор диссоциирует в растворе согласно уравнению: HInd бесцв ↔ Н+ + Ind-малинов. Окраска раствора, в котором индикатор находит-ся в молекулярной форме (HInd), отличается от окраски раствора, в котором индикатор находит-ся в ионной форме (Ind -). Так, молекулы фенол-фталеина HInd бесцветны, а его анионы Ind -окра¬шены в малиновый цвет. Достаточно к раст-вору, содержащему фенолфталеин, прибавить 1-2 кап¬ли щелочи, как введенные ОН--ионы станут связывать катионы Н+ с образо¬ванием слабого электролита - молекул воды. При этом равнове-сие диссоци¬ации индикатора сместится вправо, и накопление анионов Ind¬- вызовет окра¬шивание раствора в малиновый цвет. Окраска индикатора изменяется в определенном интервале значений рН, называемом интервалом перехода окраски индикатора. Он зависит только от свойств дан-ного индикатора и не зависит от природы реаги-рующих между собой кислот и оснований. Чем меньше интервал перехода индикатора тем точнее фиксируют с его помощью конечную точку титрования.

17) стандартизация растворов в титрометрических методах анализа Процесс любого измерения заключается в сравнении выбранного параметра объекта с аналогичным параметром эталона. В титриметрических анализах эталонами служат растворы с точно известной концентрацией (титром, нормальностью). Такие растворы называют стандартными (титрованными). Их можно приготовить несколькими способами: 1) по точной навеске исходного вещества; 2) по приблизительной навеске с последующим определением концентрации по первичному стандарту; 3) разбавлением заранее приготовленного раствора с известной концентрацией; 4) из фиксанала.

18) Хелаты Комплексонометрическое титрование используется для определения многих катионов. Большое значение при выполнении титрования имеет регулирование рН раствора. Титрование в кислой среде позволяет определить ионы трехзарядных катионов без помех со стороны двухвалентных металлов. В этих условиях хелаты двухвалентных металлов практически не образуются. Это большое достоинство комплексонов, т.к. представляется возможность титровать одни катионы в присутствии других, не прибегая к их предварительному разделению. Комплексоны-органические реагенты группы аминополикарбоновых кислот. Комплексонаты – комплексные соединения образовавшиеся при взаимодействии комплексонов с металлами. Металоиндикатор - орг. соед.изменение окраски которых зависит от концентрации ионов металла в растворе. Состояние комплексонатов в растворе характеризуется константой устойчивости (В-бета). Чем выше степень окисления металла, тем устойчивей комплексонат, и выше константа устойчивости.

Комплексонометрия (трилонометрия) —метод анализа, основанный на реакциях взаимо-действия комплексонов (трилона Б), катионами щелочноземельных и тяжелых металлов, кото-рые приводят к образованию растворимых в во-де бесцветных прочных внутри комплексных соединений. Трилон Б (комплексон III) Na2H2L ∙ 2Н2О образует внутрикомплексные соединения с катионами металлов за счет валентных связей с карбоксильными группами, вытесняя из них атомы водорода, а также за счет координацио-нных связей ионов-комплексообразователей с атомами азота. Особенности строения комп-лексонов: 1 наличие нескольких групп кисло-тного характера, атомы водорода которых спо-собны замещаться на металл 2 присутствие 2 атомов азота имеющих неподеленную пару электронов и способных образовывать коорди-национные связи с металлом 3 шесть функции-ональных групп с донорными атомами азота и кислорода позволяют комплексонам реагировать со всеми металлами кроме металлов со степенью окисления +1, образую комплексные соединения комплексонаты