- •Содержание
- •Лекция 4. Качественный анализ. Анализ анионов………………………………………………………….45
- •Контрольные задания по дисциплине "Экоаналитическая химия" Теоретические вопросы………………………………………………………………146
- •Лекция 1. Экологическая аналитическая химия и физико-химические методы анализа
- •Часть 1. Основы эколого-химического анализа и применяемые в контроле окружающей среды аналитические реакции
- •Тема 1. Теоретические основы эколого-аналитической химии
- •(A)Основные термины и определения
- •Наиболее распространенные физические и физико-химические методы анализа
- •Важнейшие области применения физических и физико-химических методов анализа в экологическом мониторинге
- •Методы разделения и концентрирования
- •Некоторые указания по выполнению аналитических операций и их важнейшие характеристики
- •Контрольные вопросы (для самоподготовки):
- •Литература
- •Лекция 2
- •Количество и концентрация вещества:
- •Приготовление и измерение различными способами
- •Статья II.Измерение объемов растворов 1
- •Описание мерной посуды и правила работы с ней
- •Мерные колбы
- •Статья III.Приготовление растворов из стандарт-титров
- •Статья IV.Пипетки
- •Статья V.Бюретки
- •3.1. Определения основных понятий
- •3.2. Аналитические признаки веществ и аналитические реакции
- •Бесцветный ярко сине-голубой
- •Бесцветный ярко красный
- •Окрашивание пламени соединениями некоторых элементов
- •3.3. Типы аналитических реакций и реагентов
- •3.4. Характеристики чувствительности аналитических реакций
- •3.5. Подготовка образца к анализу
- •3.5.1. Отбор средней пробы
- •3.5.2. Растворение пробы
- •3.6. Проведение анализа
- •Литература:
- •Лекция 4. Качественный анализ. Анализ анионов
- •4.1. Аналитические реакции. Аналитический признак.
- •Дробный и систематический анализы.
- •Практические работы Лабораторная работа №1 обнаружение индивидуальных анионов и анализ смесей анионов
- •Третья группа анионов
- •Дробный анализ смеси анионов
- •Лекция 5. Качественный анализ катионов
- •5.1. Аналитическая классификация катионов по группам [1]. Статья VI. Статья VII.Введение
- •5.2. Различные аналитические классификации катионов по группам
- •Рекомендуемая литература:
- •Количественный анализ
- •Классификация методов количественного анализа
- •Требования, предъявляемые к реакциям в количественном анализе
- •Статистическая обработка результатов количественного анализа
- •Повторить некорректно проведенный анализ — это непременное правило.
- •1.4.1. Правильность и воспроизводимость результатов.
- •1.4.2. Классификация ошибок количественного анализа.
- •Количественный химический анализ гравиметрический анализ (гравиметрия)
- •Загрязнение осадков
- •Основные операции гравиметрического анализа
- •Лекция 7. Обзор методов анализа. Электрохимические инструментальные методы анализа (рН-метрия и ионселективная потенциометрия). Обзор методов анализа.
- •1. Классификация и важнейшие характеристики методов анализа, применяемых в мониторинге ос
- •2. Электрохимические методы анализа
- •Лекция 8. Спектрально–оптические методы анализа
- •Лекция 9. Хроматографические методы анализа
- •5. Другие методы анализа
- •1.1. Приборы радиационной разведки и
- •1.2. Назначение и характеристики технических средств химической разведки и химического контроля
- •Газоанализатор типа «Колион»
- •Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим
- •Вопросы к зачету по разделу курса «Экоаналитическая химия» «Качественный анализ»
- •2. Какие Вы знаете операции качественного химического анализа?
- •3. Какие бывают классификации катионов (групповые реактивы)?
- •4. Какие s-элементы составляют I и II группы катионов и каковы их свойства?
- •5. Какие p-элементы входят в состав III, IV и V групп катионов и каковы их свойства?
- •6. Какие d-элементы входят в состав IV, Vи VI групп катионов и каковы их свойства?
- •Контрольные задания по дисциплине "Экоаналитическая химия" Теоретические вопросы
- •Вопросы по методам анализа. Химические методы количественного анализа Гравиметрия
- •Титриметрические методы
- •Экстракция
- •Спектроскопические методы
- •Хроматографические методы
- •Электрохимические методы
- •Расчетные задачи по различным типам равновесия и методам анализа
- •Задания по теме "Концентрация растворов"
- •Задача 2.
- •Задача 3.
- •Задача 4.
- •Задачи и тесты для контроля усвоения темы
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вопросы
- •127994, Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9
5. Какие p-элементы входят в состав III, IV и V групп катионов и каковы их свойства?
р-Элементы расположены в главных подгруппах III, IV, V, VI и VII групп периодической системы Д. И. Менделеева. В эту группу входят элементы, образующие как катионы (Al3+, Pb2+, Bi3+ и др.), так и анионы (С1–, NO2–, J–, SО42– и др.). В некоторых случаях один и тот же элемент может образовывать либо катион, либо анион (Sb3+ или [SbCl6]3–, Аl3+ и АlО2– и др.) в зависимости от условий выполнения реакции р-элементы имеют по два s-электрона и в общем случае от одного до шести р-электронов. Отдавая последовательно вначале р-, а затем s-электроны, они образуют ионы разной степени окисления. Если все валентные электроны участвуют в образовании химической связи, соответствующие атомы приобретают степень окисления, равную номеру группы (от +3 до +7) и сильно поляризующую 18-электронную оболочку. Вследствие этого они не существуют в виде свободных ионов типа Sb5+, S6+ и т. д., а образуют сложные анионы, например [SbCl6]–, SО42– и т. д. При отдаче только р-электронов образуются ионы с (18+2)-электронной оболочкой (Sn2+, Pb2+ Bi3+), оказывающие сильное поляризующее действие. Элементы V, VI и VII групп периодической системы Д. И. Менделеева могут образовывать ионы, в которых только часть р-электронов участвует в образовании химической связи (NO2–, SО32– и т.д.).
Катионы p-элементов образуют, как правило, малорастворимые соединения; хорошо растворимы только нитраты и некоторые хлориды. Соли этих элементов в водных растворах сильно гидролизуются и обычно хорошо растворяются и в кислотах, и в щелочах.
Возможность существования ионов р-элементов в разных степенях окисления определяет возможность участия их в реакциях окисления — восстановления: ионы олова (II) являются хорошими восстановителями, ионы сурьмы (V) обладают окислительными свойствами, NaBiO3 — сильный окислитель и т. д. Из рассматриваемых здесь катионов р-элементов только алюминий имеет постоянную степень окисления 3- и 8-электронную оболочку.
6. Какие d-элементы входят в состав IV, Vи VI групп катионов и каковы их свойства?
d-элементы расположены в побочных подгруппах периодической системы Д. И. Менделеева (или между s-и р-элементами в 4 и 5 периодах и между f- и р-элементами в 6 периоде, кроме лантана, который следует после s-элементов). У этих элементов, как правило, на внешнем электронном уровне имеются s2-валентные электроны. Кроме того, валентными являются электроны предыдущего d-подуровня, на котором может быть до 10 электронов. К d-элементам отнесены и элементы подгруппы цинка (цинк, кадмий и ртуть), имеющие достроенный d-подуровень. При образовании ионов атомы d-элементов отдают внешние s- и различное число d-электронов. При этом могут образоваться ионы различной степени окисления элементов Fe3+, Fe2+, Mn2+, МnО4‑, Cr3+, CrO42‑ и др. Элементы подгруппы цинка отдают только s-электроны и образуют ионы с постоянной степенью окисления: Zn2+, Cd2+ и Hg2+.
Таким образом, внешняя электронная оболочка у катионов d-элементов может быть либо (18 ‑ п), либо 18-электронная. Ионы d-элементов вступают, как правило, в разнообразные химические реакции. Все они являются хорошими комплексообразователями. Ионы с недостроенными электронными оболочками образуют интенсивно окрашенные соединения и вступают в реакции окисления – восстановления.
Степень окисления иона оказывает существенное влияние на его химические свойства. Чем выше степень окисления, тем сильнее проявляются кислотные и ослабляются основные свойства элемента и тем больше степень гидролиза его солей. Например, рН растворов солей Fe2+ составляет 5–6, а солей Fe3+ — около двух. Гидроксид сурьмы (III) обладает амфотерными свойствами, а сурьмы (V) — кислотными: гидроксид хрома (III) имеет амфотерные свойства, а ион СгО42‑, где хром имеет степень окисления +6, является анионом кислоты средней силы и т. д.
Так же проявляется и влияние заряда ионов различных элементов, стоящих в одном периоде, но в соседних группах. Например, из двух ионов, имеющих одинаковые электронные оболочки: Sn2+ и Sb3+, К+ и Са2+, Na+ и Mg2+, Mg2+ и Al3+ ион с более высоким зарядом обладает большими кислотными свойствами.
Ионы с более высоким зарядом образуют менее растворимые соединения, чем ионы с меньшим зарядом. Например, растворимости Fе(ОН)з и Fe(OH)2 соответственно равны 5,8 •10 ‑9 и 6,3 •10 ‑15 моль/л. Ионы Mg2+ и Аl3+ имеют одинаковое строение электронных оболочек, но растворимость солей алюминия меньше, чем солей магния, например растворимость А1РO4 равна 7,5 •10 ‑10 моль/л, а растворимость Mg3(P04)2 составляет 3,1 •10 ‑3 моль/л.
С изменением степени окисления часто меняется и окраска ионов. Например, гидратированные ионы марганца(II) имеют светло-розовый цвет, а ионы МпО4, где марганец имеет степень окисления +7, окрашены в интенсивно малиновый цвет; гидратированные ионы хрома (Ш) имеют зеленый цвет, а ионы xpoмa (VI) — желтый или оранжевый.