Самостійна робота № 1.

Тема: Теоретичні основи аналітичної хімії. Якісний аналіз.

Повинні знати: формулювання періодичного закону системи періоду групи; основні положення теорії електролітичної дисоціації; формулювання закону дії мас та його застосування до гомогенних систем Основні умови утворення та розчинення осадків Вплив pH буферних розчинів на хід всіх технологічних процесів вплив pH на розвиток мікроорганізмів про необхідність його визначення на всіх етапах технологічних процесів для випуску високоякісної продукції

Повинні вміти: Складати електронні та графічні формули елементів та іонів складати рівняння електролітичної дисоціації кислот гідрооксидів солей Складати рівняння реакцій обміну в молекулярній та іонній формах Працювати з таблицями констант дисоціації величини добутку розчинності Робити висновки про силу електролітів та вибір умов утворення та розчинення осадків Вираховувати водневий та гідроксильний показники

План:

1. Періодичний закон і періодична система елементів ДІ Менделєєва та її значення в аналітичній хімії Якісний аналіз.

2. Теорія електролітичної дисоціації

3. Хімічна рівновага в гомогенних та гетерогенних системах Добуток розчинності

4. Іонне добування води Водневий показник

Стислі теоретичні відомості

1. Періодичний закон і періодична система елементів ді Менделєєва та її значення в аналітичній хімії Якісний аналіз.

Періодичний закон Д.І. Менделєєва відіграв велике значення в розвитку аналітичної хімії. Аналітична класифікація катіонів, полягає в основі сірководневого методу аналіза, органічно пов’язана з періодичною системою елементів. В ході систематичного аналізу іони виділяються із складних сумішів не по одному, а невеликими групами з врахуванням однакового відношення їх до деяких реактивів. Реактиви, за допомогою яких виділяють із складних сумішів цілу групу іонів, називають груповими. Дія групових реактивів складається не тільки в осадженні, но і у розчиненні складових частин осаду. Зручність використання групових реактивів заклечається в тому, що вони дозволяють складну аналітичну задачу поділити не декілька прості. Крім того, якщо груповий реактив не дає осаду, то це вказує на відсутність цілої групи катіонів.

Катіони розподіляються на п’ять аналітичних груп. Кожна група має свій груповий реактив-осаджувач, який утворює нерозчинну сполуку одночасно зі всіма катіонами даної групи. Винятком є перша група: ці катіони не мають групових реагентів, так як не існує аніона, який утворивби осад зі всіма катіонами цієї групи.

Перша аналітична група – це катіони лужних металів та іони амонію і магнію.

Друга аналітична група – це катіони лужноземельних металів. Вони характеризуються тим, що їх карбонати у воді нерозчинні, а сульфіди розчинні. Груповим реагентом є карбонат амонію.

Третя аналітична група – це катіони елементів третьої групи періодичної системи та метали четвертого періоду, крім катіону міді. Вони характеризуються тим, що утворені ними сульфіди та гідроксиди нерозчинні у воді. Но розчинні у кислотах. Груповим реагентом є сульфід амонію у нейтральному або лужному середовищі.

Четверта аналітична група – це катіони міді та катіони металів п’ятого і шостого періодів періодичної системи. Виключенням є катіони металів, сульфіди яких володіють кислотними властивостями (миш’як, сурма, олово). Сульфіди цієї групи нерозчинні ні в воді, ні в кислотах. Груповим реагентом є сірководень, який осаджує сульфіди із розведених солянокислих розчинів.

П’ята аналітична група – це іони, сульфіди яких розчиняються у полісульфіді амонію. До них відносяться іони миш’яка, олова і сурми. Катіони цієї групи утворюють сульфіди, які осаджуються сірководнем у кислому середовищі. Сульфіди цієї групи розчинні у розчинах полісульфіда амонія або у лужному розчині сульфіду калію або натрію.

Взаємозв’язок між сульфідною класифікацією катіонів та положенням елементів у періодичній системі добре помітний при розгляданні періодичної системи, в якій римськими цифрами показана зарядність катіонів, а арабськими – кількість електронів на їх енергетичному рівні. Катіони, сульфіди яких розчинні у воді, розташовані у лівій частині періодичної системи, де перша та друга аналітичні групи цілком співпадають з пешою і другою групами періодичної системи Д.І. Менделєєва.

Класифікація аніонів основана на різній розчинності барієвих, кальцієвих, срібних та інших солей відповідних кислот. Методи аналізу аніонів можна поділити на 3 основні групи:

1. систематичні методи, основані подібно класичному сірководневому методу аналізу катіонів на розподіл аніонів на групи; при цьому аналіз ведеться із одної порції досліджує мого розчину шляхом послідуючого розподілу аніонів;

2. дрібні методи аналізу, основані на відкритті аніонів з окремих порцій досліджує мого розчину;

3. полу систематичний метод, оснований на розподілі аніонів на групи, аналіз досліджує мого розчину відбувається не з однієї порції, а з де кількох порцій.

В аналізі аніонів немає потреби їх поділяти окремо, так як більш за все у залежності від попередніх дослідів, які дозволяють в деякому ступені встановити присутність або відсутність тих чи інших аніонів, багато аніонів можуть бути знайдені у присутності друг друга в окремих порціях розчину.

Аналітична класифікація тісно пов’язана з електронною структурою іонів. Катіони першої та другої груп, а також катіони третьої, які осаджуються у виді гідроксидів, мають відмінності у закінченні електроного рівня з 2 або 8 зовнішніми електронами. У катіонов третьої, четвертої та п’ятої аналітичної групи, які дають нерозчинні сульфіди, мають або закінчені 18-електроні завнішні рівні, або незакінчені, но перехідні від 8 до 18 електронів на рівні. Серед катіонів з незакінченим зовнішнім електроним рівнем одні мають у попередньому рівні 8 електронів, утворюють сульфіди, розчині у кислотах, і відносяться до третьої аналітичної групи, а інші мають у попередньому рівні 18 електронів, утворюють нерозчинні в кислотах сульфіди і відносяться до четвертої і п’ятої аналітичної групи.

При взаємодії атомів між ними виникає хімічний зв'язок,в результаті якого утворюються молекули, іони.

Ступенем окиснення називається умовний заряд атома в речовині, обчислений з допущенням, що вона складається з іонів. При обчисленні ступенів окислення виходять з електронегативності речовини: сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці дорівнює нулю.

Ступінь окиснення може бути позитивним і негативним. Він позначається арабською цифрою із знаком “плюс” або “мінус” над символом атома, наприклад К⁺¹, СІ^-1. Ступені окиснення атомів у простих речовинах приймаються такими, що дорівнюють нулю, наприклад Н₂⁰, Р₄⁰. У прикладах з простими речовинами видно невідповідність валентностей й абсолютного значення ступеня окиснення. Так, у молекулі Н₂ водень одновалентний, але його ступінь окиснення дорівнює 0.