УДК 543.061/62 (03)

ББК 24.4

Составители:

Беспалова А.М., доцент, к.х.н.;

Жуков Ю.П., доцент, к.х.н.;

Ермолаева О.М., преподаватель.

Рецензенты:

- Яблонский О.П., действительный член Академии проблем качества, зав. отделом ОАО НИИ «Ярсинтез», профессор, д.х.н.

- Фомин А. Н., зав. кафедрой фармацевтической и токсикологической химии ЯГМА, доцент, к.ф.н.

«Количественный анализ» учебно-методическое пособие

к лабораторному практикуму по аналитической химии

( для студентов фармацевтического факультета),

Ярославль 2013, 107 с., рис. 3, табл. 12., библиогр.____

Аннотация:

Учебно-методическое пособие содержит теоретические основы практикума, лабораторные работы и УИР, предусмотренные программой курса по количественному анализу для студентов фармацевтического факультета. Приведены вопросы для самоподготовки к занятиям.

Учебное пособие рекомендовано к изданию:

Цикловой методической комиссией по нормальной физиологии, патофизиологии и физико-химическим дисциплинам, протокол № от 9.04.2013.

Методическим советом фармацевтического факультета,

протокол № 4 от 14.03.2013.

Разрешено к печати Центрально - координационным методическим советом и редакционно-издательским советом академии

(протокол № __от__)

©Ярославская государственная медицинская академия, 2013 г.

©Беспалова А.М., Жуков Ю.П., Ермолаева О.М., 2013 г.

Содержание

Введение ………………………………………………….. 4

Тема: Аналитические весы. Мерная аналитическая

посуда………………………………………………………. 5

Тема: Гравиметрический анализ ………………………… 17

Тема: Кислотно–основное титрование …………………. 28

Тема: Методы окислительно-восстановительного

титрования. Иодометрия………………………………….. 45

Тема: Броматометрическое титрование..………………... 59

Тема: Нитритометрия …………………………………….. 66

Тема: Методы осадительного титрования. Аргентометрия

(метод Мора). Тиоцианатометрия (метод Фольгарда)..... 71

Тема: Комплексонометрия……………………………….... 79

Электив «Методы аналитической химии»……………….. 89

Приложения ……………………………………………….... 103

Введение

Под количественным анализом подразумевают любые количественные определения состава вещества или смеси веществ, в том числе определение элементного состава, количества функциональных групп, количества примесей и др.

Значение количественного анализа для развития современной науки и техники, а также для жизни человека трудно переоценить. Например, в промышленности количественным методом осуществляют постадийный контроль химико-технологических процессов, в сельском хозяйстве – анализ почв с целью распределения минеральных удобрений, в медицине проводят диагностику целого ряда заболеваний, в фармации методы количественного анализа являются основным средством для определения пригодности лекарств к применению. Результаты количественных определений весьма важны при исследованиях в области химии, биохимии, биологии, геологии, фармации и других наук (например, изучение кинетики и механизмов реакций в химии, создание новых лекарственных веществ в фармации; открытие новых месторождений полезных ископаемых в геологии и др.). Изучение методов количественного анализа и овладение техникой количественных определений закладывает основы будущей деятельности провизора.

Количественный анализ охватывает множество методов. В задачи настоящего руководства входит знакомство студентов с основами гравиметрического анализа и с важнейшими титриметрическими методами анализа.

Тема: Аналитические весы. Мерная аналитическая посуда

I. Цель изучения данной темы:

Ознакомиться с устройством аналитических весов и освоить технику взвешивания. Научиться работать с измерительной аналитической посудой, проверить вместимость мерных колб, пипеток, проводить калибровку бюретки.

II. Практическая значимость:

Результаты количественного анализа во многом определяют применение правильных и точных, прошедших своевременную аналитическую проверку весов, мерной аналитической посуды, вместимость которой соответствует номинальным значениям. Контроль за правильностью и воспроизводимостью аналитических весов и измерительной посуды входит в круг обязанностей химика – аналитика.

Овладение техникой взвешивания, работы с мерными колбами, пипетками, бюретками относятся к числу важнейших практических задач, стоящих перед студентами при изучении ими курса количественного анализа и является одной из основ правильного выполнения учебных исследований на кафедрах аналитической, токсикологической и фармацевтической химии, залогом успешной профессиональной деятельности провизора – аналитика.

III. Исходный уровень знаний:

Для усвоения материала данной темы необходимо знать:

1. Устройство аналитических демпферных и технических весов.

2. Основные марки аналитических демпферных и технических весов.

3. Аналитические разновесы.

4. Виды и назначение аналитической измерительной посуды.

IV. Литература:

1. Харитонов Ю.Я. Практикум: Аналитическая химия. Аналитика, т.2, М.: Высшая школа, 2005. – с. 5 – 34.

2. Пономарев В.Д. Аналитическая химия, т. 2, М.: высшая школа, 1982, с. 13- 21.

3. Алексеев В.Н. количественный анализ. М.: Химия, 1972. С. 15 – 47.

4. Пономарев В.Д., Иванов Л.И., Самокиш И.И. и др. Практикум по аналитической химии. М.: Высшая школа, 1963, с.132 – 134, 147 – 152.

V. Блок информации.

Измерение массы в химическом анализе проводится посредством лабораторных технических и аналитических весов. Первые используются для взвешивания навесок, не требующих высокой точности (погрешность от 5 до 500 мг, в зависимости от марки весов). Для более точных измерений применяют аналитические весы (погрешность от 0,01 мг до 2 мг). Наиболее часто в лабораториях используют аналитические демпферные весы (АДВ – 200 и др.).

Устройство аналитических демпферных весов, требования к ним

Рис. 1 Общий вид аналитических весов

1 – чашки; 2 – шкала; 3,6 – ручка арретира; 4 – лимбы, 5 – передняя ножка

Показания аналитических весов должны быть правильными (соответствовать истинной массе тела), точными и воспроизводимыми (давать минимальные систематическую и случайную погрешности при взвешивании).

Аналитические весы должны быть достаточно чувствительны и устойчивы. Они, как правило, устанавливаются на капитальной стене здания, строго горизонтально (посредством специального уровня). В нерабочем состоянии должны быть отключены от сети и арретированы. Во время взвешивания недопустимо облокачиваться на полку и сдвигать весы с места, чтобы не нарушать их горизонтальность и не допускать смещения показаний.

Порядок и правила взвешивания

1. Проверить горизонтальность весов. При необходимости отрегулировать по уровню специальными винтами под основанием весов.

2. Включить весы в электросеть.

3. Проверить нулевую точку весов. При отсутствии нагрузки на чашках привести весы в рабочее положение поворотом ручки арретира 10 от себя до упора. Если нулевая точка микрошкалы не совпадает с нулевой риской экрана, то экран передвигается с помощью винта 8. После этого весы арретируют и приступают к взвешиванию.

4. Взвешиваемый предмет помещают на левую чашку весов, а гирьки на правую. Затем закрывают дверки весов. Взвешиваемый предмет должен быть чистым, сухим, комнатной температуры. Сыпучие вещества взвешивают на часовом стекле, либо в химическом стакане (колбах, бюксах с притертыми пробками). Гирьки брать только пинцетом.

5. Далее слегка (не полностью) опускают арретир и наблюдают за движением стрелки. В зависимости от того, в какую сторону стрелка отклонилась (влево или вправо), заменяют гирьку на меньшую или добавляют разновесы. Десятые и сотые доли грамма уравновешивают специальными кольцами, управляя ими с помощью лимбов 3 и 4. Тысячные и десятитысячные доли грамма определяют по положению микрошкалы. При снятии показаний ручка арретира должна быть отведена от себя до упора. Замену гирек и вращение лимбов проводить только при арретированных весах.

6. По окончании взвешивания весы арретировать, снять нагрузку и отключить от электросети.

Рис.2 Электронные аналитические весы

VI. Лабораторная работа №1. Проверка вместимости мерной посуды – колб, пипеток. Проверка калибровки бюретки

Материальное обеспечение:

1. Аналитические демпферные весы с разновесами.

2. Технические весы с разновесами.

3. Мерные колбы, V_ном. = 100 мл.

4. Мерные пипетки, V _ном. = 10 мл.

5. Мерные бюретки, 0 – 25 мл.

6. Промывалки с водой очищенной.

7. Капельницы с водой очищенной.

8. Химические стаканы, V = 50 мл.

9. Химические воронки Ø 40 – 50 мм.

10. Фильтровальная бумага.

Основные этапы работы

Последовательность операций	Содержание операций	Формы самоконтроля
1	2	3
Проверка вместимости мерной колбы
Подготовка мерной колбы и первое взвешивание. Заполнение мерной колбы. Второе взвешивание, расчет действительного объема.	Мерную колбу моют мыльной водой или раствором соды до полного удаления следов жира, ополаскивают водопроводной, а затем водой очищенной. Высушивают в сушильном шкафу и взвешивают вместе с пробкой на технических весах. Мерную колбу заполняют водой очищенной и обтирают снаружи сухой фильтровальной бумагой. Удаляют капли воды из верхней части колбы (над меткой) свернутым в трубочку куском фильтровальной бумаги. Мерную колбу, заполненную водой очищенной, взвешивают на технических весах (m2). Действительный объем колбы рассчитывают по формуле , где: mt - масса воды, вмещаемая колбой при комнатной температуре (mt = m2 – m1 (г), m – масса воды (г), занимающей объем 1 мл при 200С, взвешенная при t0комн. с помощью латунных разновесов (см.приложение 1). Разность между действительным и номинальным объемом, обозначенным на колбе, составляет: ∆V = V действ. – V ном., мл Результаты вносят в таблицу (приложение 2).	Колба должна быть чистой и сухой. Результат взвешивания (m1) записывают до второго знака после запятой (см.приложение 2). Заполненная водой мерная колба должна быть сухой снаружи, не содержать капель воды в верхней части. Нижний мениск жидкости должен совпадать с меткой на колбе.
Проверка вместимости пипетки
Подготовка пипетки. Определение массы воды, вмещаемой пипеткой. Расчет действительного объема.	Пипетку моют мыльной водой или раствором соды до полного удаления следов жира, после чего ополаскивают водопроводной водой; а затем водой очищенной. На аналитических весах взвешивают чистый сухой бюкс с крышкой. Затем заполняют пипетку очищенной водой и выливают воду из пипетки в бюкс. Бюкс плотно закрывают крышкой и вновь взвешивают. По разности масс определяют массу воды в объеме пипетки. Действительный объем пипетки и ∆V рассчитывают как и при проверке вместимости мерной колбы. Результаты вносят в таблицу (приложение 3).	При выливании жидкости из пипетки на стенках ее не должно оставаться капель воды. Нижний мениск жидкости должен совпадать с меткой на пипетке. При отборе жидкости в пипетке не должно быть пузырьков воздуха. Последние капли жидкости из пипетки не выдувать.
Проверка калибровки бюретки
Подготовка бюретки. Проверка калибровки бюретки.	Бюретку моют мыльной водой или раствором соды до полного удаления следов жира, после чего промывают водой водопроводной, а затем водой очищенной. Закрепленную вертикально в штативе бюретку наполняют через воронку водой очищенной. Убирают воронку и осторожно сливают воду из бюретки, устанавливая нижний край мениска жидкости на нулевой отметке. В предварительно взвешенный на аналитических весах сухой бюкс отмеривают 5 мл воды, после чего вновь взвешивают. Не доливая бюретку, отмеривают еще 5 мл, взвешивают и так до тех пор, пока объем воды в бюксе не достигает 25 мл. Рассчитывают массу воды, вмещаемой бюксом при Vном.=5,10,15,20,25мл и соответствующие значения действительного объема воды, как при проверке вместимости мерной колбы и пипетки. Полученные результаты вносят в таблицу (приложение 4) и определяют ∆V для отметок 5,10,15,20,25 мл. По полученным данным строят кривую поправок для бюретки в координатах ∆V – V ном.	При выливании жидкости из бюретки на стенках ее не должно оставаться капель воды. В стеклянном кончике бюретки не должно быть пузырьков воздуха. Кран не должен подтекать. Бюкс при взвешивании должен быть закрыт крышкой.
Определение объема капли жидкости, вытекающей из бюретки
Подготовка бюретки. Определение объема одной капли.	Бюретку моют мыльной водой или раствором соды до полного удаления следов жира, ополаскивают водопроводной, а затем водой очищенной. Закрепленную вертикально в штативе бюретку заполняют через воронку водой очищенной. Убирают воронку и устанавливают нижний мениск жидкости на нулевой отметке. Отсчитывают 100 капель, измеряют на бюретке объем. Определяют объем одной капли по формуле: , где: n – число капель V – объем по бюретке, мл Определение проводят трижды, находят среднее значение объема (до сотых долей мл).	При выливании жидкости из бюретки на стенках ее не должно оставаться капель воды. В стеклянном кончике бюретки не должно быть пузырьков воздуха. Кран не должен подтекать.

VII. Вопросы для контроля усвоения темы:

1. Перечислите требования, предъявляемые к аналитическим весам.

2. Как проверить правильность показаний равноплечих весов?

3. Как проверить воспроизводимость показаний весов?

4. Как уменьшить влияние погрешностей взвешивания на результаты анализа?

5. Укажите назначение демпферов в аналитических весах.

6. Перечислите основные части аналитических демпферных весов.

7. Почему не следует облокачиваться на полку, на которой установлены аналитические весы?

8. Почему аналитические разновесы можно брать только пинцетом?

9. Назовите основные виды и назначение мерной посуды, используемой в титриметрическом анализе.

10.Перечислите правила заполнения раствором мерной колбы,

пипетки, бюретки.

11.В чем состоит сущность методик проверки вместимости

мерных колб и пипеток?

12.В чем заключается сущность методики проверки калибровки

бюретки?

13.Как определить объем одной капли жидкости, вытекающей из

бюретки?

VII. Перечень практических навыков.

Уметь:

1. Взвешивать предметы (бюкс, мерную колбу) на технических и аналитических весах.

2. Заполнять мерную колбу, пипетку, бюретку.

3. Отмеривать жидкость по бюретке.

4. Проверять вместимость мерной колбы, пипеток.

5. Проверять калибровку бюретки.

6. Определять объем одной капли, вытекающей из бюретки.

Знания, выносимые для проверки практических навыков:

1. Проверить вместимость мерной колбы V_ном. = 100 мл.

2. Проверить вместимость пипетки V_ном. = 10 мл.

3. Проверить калибровку бюретки и определить объем одной капли жидкости, вытекающей из бюретки.

Приложение1 Масса воды, занимающей объем 1 мл при 20⁰С, взвешенная при t⁰комн. с помощью латунных разновесов

Таблица 1.

t0C	m,г	t0C	m,г
10 11 12 13 14 15 16	0,99839 0,99831 0,99823 0,99814 0,99804 0,99793 0,99780	17 18 19 20 21 22 23	0,99765 0,99751 0,99734 0,99718 0,99700 0,99680 0,99562

Приложение 2.

Полученные данные при проверке вместимости мерной колбы оформляют в виде таблицы.

Таблица 2. Проверка вместимости мерной колбы (V_ном.= 100 мл, t⁰= )

Масса пустой колбы, г m1	Масса колбы с водой, г m2	Масса воды, г mt = m2 – m1	Vдейств, мл	∆V, мл ∆V=Vg –Vном.

Приложение 3.

Полученные данные при проверке вместимости мерной пипетки оформляют в виде таблицы.

Таблица 3. Проверка вместимости пипетки (V_ном. = 10 мл, t⁰= )

Масса пустого бюкса,г m1	Масса бюкса с 10 мл воды, г m2	Масса воды в пипетке, г mt = m2-m1	Vдейств., мл	∆V , мл ∆V = Vд.-Vном.

Приложение 4.

Полученные данные при проверке калибровки бюретки оформляют в виде таблицы.

Таблица 4. проверка калибровки бюретки (V = 25 мл, t⁰= )

Отсчет по бюретке, мл V ном.	Масса бюкса с водой, г m2	Масса воды, г mt = m2 – m1	V дейтв., мл	∆V, мл ∆V =Vд. –Vном.
0 – 5 0 – 10 0 – 15 0 – 20 0 – 25

Рис. 2 Кривая поправок для бюретки