2. Методы аналитической химии. Классификации методов определения. На основании предложенной классификации представьте методы определения железа, каковы их преимущества и недостатки.

Методы аналитической химии разделяют в соответствии с операциями, использованными в хим. анализе

А) методы отбора проб

б) методы разложения проб

в) методы разделения компонентов

г) методы обнаружения

д) метод определения

Практически все методы определения основаны на зависимости между составом вещества и его экстенсивными свойствами.

Экстенсивные свойства:

• Масса осадка

• ОВ емкость

• Объем титранта

• Сила тока

• Интенсивность спектральной линии

• Радиоактивность

• Интенсивность окраски

• Электропроводимость

При проведении количественного химического анализа сначала измеряют экстенсивные свойства, т.е. получают аналитический сигнал, далее по нему находят содержание определяемого компонента.

Метод анализа- достоверный универсальный теоретически обоснованный способ определения состава безотносительно к определенному компоненту и анализируемому объекту.

Когда говорят о методе анализа , то имеют в виду:

• Принцип, положенный в основу анализа

• Количественное выражение связи между составом и экстенсивными свойствами

• Отработанные приёмы техники осуществления

• Устройство для практической реализации

• Способы обработки результатов

Классификация методов анализа

1)По характеру измеряемого свойства или по способу регистрации соответствующего сигнала: химические, физические, биологические.

2)в зависимости от способа использования реакции

X+R=P(опр. В-ва, реагент, продукт)

1)измеряют количество образовавшегося продукта (гравиметрия, фотометрия)

2)измеряют количество реагента израсходанного на реакцию с определяемым веществом (титриметрия)

3)фиксируются изменения происходящие с определяемым веществом

3. По типу химической реакции

А) основанные на кислотно-основных реакциях

Б) основанные на реакциях комплексообразования

В) основанные на окислительно-восстановительных реакциях

3. Метод анализа. Выбор метода анализа. Этапы анализа. Рассмотрите на примере дихроматометрического способа определения железа в рудах. Преимущества данного способа определения. Редокс-индикаторы, применяемые в дихроматометрии.

Метод анализа- достоверный универсальный теоретически обоснованный способ определения состава безотносительно к определенному компоненту и анализируемому объекту.

Критерии выбора метода:

1)концентрация вещества в растворе

2) количество пробы

3)количество образцов

4)качественный состав образца

Если концентрация велика- используют химические методы анализа; мала- физические

Чем меньше количество пробы, тем чаще используют физический анализ

Если анализ единичный, то используют химические методы, т.к. физические методы, в частности приборы, необходимо длительно калибровать. А так же необходимы стандартные образцы, по которым проводится калибровка. А вот для серийных анализов, физические методы удобнее.

5)содержание компонентов в образце

- основной: ω=5-100% (химические методы)

-побочный: ω=0,01-5% (химические и физико-химические методы)

-следовый: ω<0,01% (физико-химические, физические и биологические методы)

6)метрологические характеристики:

Правильность-качество химического анализа, отображающее близость к нулю систематической погрешности

Воспроизводимость- характеризует степень близости друг к другу единичный определений (рассеяние единичных результатов относительно среднего значения

Точность- собирательная характеристика метода или методики , включающая их правильность и воспроизводимость .

Чувствительность- величина, определяемая минимальным количеством вещества, которое можно обнаружить данным методом

7)быстрота

8)стоимость

Этапы анализа:

1. отбор пробы

Главный критерий- представительность- химический состав пробы должен отражать состав всего анализируемого объекта

Отдельные порции анализируемого объекта берутся в разных точках- первичная проба

Из первичной пробы путем сокращения получают лабораторную пробу 1-25 кг, которую делят на три части

-для предварительный анализов

-для анализа

-для возможных арбитражных анализов

2. Перевод пробы в требуемое агрегатное состояние

Перевод в раствор:

• Вода

• Минеральные кислоты: HCl,H₂SO₄,H₃PO₄,HNO₃,H₃BO₃

• Плавни : Na₂CO₃, NaOH, Na₂O₂, NH₄Cl, K₂S₂O₇, CaO, Na₂B₄O₇

Переведение образца в раствор не должно сопровождаться потерей определяемого элемента, а так же загрязнением пробы.

3. Отделение мешающих компонентов или их маскирование, концентрирование

4. Перевод определяемого компонента в аналитическую активную форму

5. Проведение, измерение величины аналитического сигнала.

Определение содержания железа в рудах

Этапы определения :

1)подготовка пробы руды для титрования

2) титрование анализируемого раствора железа (II) раствором K₂Cr₂O₇

3)расчет граммового и процентного содержания железа в руде

В основе определения железа (II) лежит реакция: 6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺→6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O

В процессе титрования повышается концентрация ионов Fe³⁺ , следовательно , возрастает потенциал системы

Fe³⁺/Fe²⁺, что приводит к преждевременному изменению окраски индикатора. Поэтому в титруемый раствор добавляютH₃PO₄, которая связываетFe³⁺ в бесцветный комплекс и понижает потенциал системы.

Ход анализа:

Подготовка пробы руды для титрования.Точную навеску анализируемого материала (0,7-1г) помещают в жаростойкий стакан ёмкостью 300 мл, прибавляют 40 млHCl(1:4), закрывают часовым стеклом и растворяют при нагревании на песочной бане или на электроплитке с асбестом. Затем добавляют 2-5 мл азотной кислоты и продолжают нагревание. Растворение считается законченным, когда на дне стакана остается серовато-белый осадок, состоящий в основном из кремниевой кислоты. Выпаривают раствор досуха, остаток обрабатывают 10 мл концентрированнойHClи снова выпаривают раствор. Операцию выпаривания с концентрированнойHСlповторяют 2 раза, затем добавляют 4 мл концентрированнойHClи разбавляют горячей водой примерно до 50 мл. Раствор отфильтровывают через фильтр с белой лентой в мерную колбу ёмкостью 200 или 250 мл. Хорошо промывают фильтр горячей 0,05 моль/лHCl, охлаждают, разбавляют водой до метки и перемешивают.

Титрование анализируемого раствора железа (II) раствором K₂Cr₂O₇ .Аликвотную часть раствора 10,0 мл пипеткой переносят в коническую колбу, добавляют 5 мл концентрированнойHCl. Закрывают колбу маленькой воронкой, вносят в колбу 3-4 гранулы металлического цинка, нагревают на песчаной бане или электроплитке с асбестом до обесцвечивания раствора и растворения цинка. Охлаждают содержимое колбы под струёй воды, добавляют 3-4 мл серной кислоты, снова охлаждают , вводя 5 мл фосфорной кислоты, 15-20 мл воды, 2-4 капли раствора дифениламина и медленно титруют раствором дихромата калия до появления синей окраски раствора.

Расчет граммового и процентного содержания железа в руде. Титрование повторяют несколько раз. Из трех сходящихся результатов ( отличных не более чем на 0,1 мл) вычисляют среднее знаение объёма титранта. Расчет граммового содержании железа ведут по формуле:

m_Fe,г=C(K₂Cr₂O₇)·(K₂Cr₂O₇)·K(K₂Cr₂O₇)·M_экв(Fe) ·P·10^-3

Расчет процентного содержании железа в руде ведут по формуле:

ω_Fe=

Преимущества дихроматометрии

• K₂Cr₂O₇легко получить химически чистым. Стандартный раствор готовят по точной навеске

• Растворы K₂Cr₂O₇устойчивы. Титр не изменяется в течении долгого времени независимо от температуры, действияO₂илиCO₂ ,воздуха и т.д.

• Титрование дихроматом калия можно проводить в солянокислой среде, тогда как титрование перманганатом калия в присутствии HClневозможно из-за окисления хлорид-ионов

• K₂Cr₂O₇ труднее, чем перманганат калия восстанавливается органическими веществами, попадающими в дистиллированную или деионизированную воду

• В отличие от более слабых окислителей , например йода, дихромат-ионы окисляют многие органические соединения

• В ряде случаев титрование дихроматом можно проводить на холоде

• Кроме титрования восстановителей K₂Cr₂O₇ широко применяется для определения окислителей путем предварительного восстановления их солями железа(II) и последующего титрования избыткаFe²⁺ стандартным раствором дихромата калия

Редокс-индикаторы, применяемые в дихроматометрии.