Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Готов_Бугаевский_new.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
09.11.2019
Размер:
5.37 Mб
Скачать

Теоретичні основи та способи розв’язання задач з аналітичної хімії 329

Міністерство освіти і науки України Харківський національний університет імені в. Н. Каразіна Теоретичні основи та способи розв’язання задач з аналітичної хімії

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів

За загальною редакцією доктора хімічних наук,

професора О. А. Бугаєвського

Харків

2003

УДК543(075.8)

ББК24.4я73-4

Т-34-о.т.

Теоретичні основи та способи розв’язання задач з аналітичної хімії: Навчальний посібник. / О. А. Бугаєвський, А. В. Дрозд, Л. П. Логінова, О. О. Решетняк, О. І. Юрченко; Заг. ред. О. А. Бугаєвський. – Х.:  ХНУ, 2003. – 320 с.

ISBN 966-623-203-0

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів

(лист № 14/18.2-2004 від 30.10.2002 року)

Подано систему наближених методів теоретичного дослідження рівноважних систем, пов’язаних із різними кроками алгоритмів методик хімічного аналізу. Вона об’єднує найцікавіші досягнення світової практики із оригінальними розробками авторів (переважно О. А. Бугаєвського, якому належить також загальний план та теоретичні розділи посібника). Приклади пояснено із прагненням до розуміння проблеми, а не механічного відтворення певних прийомів. Вправи, складені за участю решти авторів – А. В. Дрозда, Л. П. Логінової, О. О. Решетняк, О. І. Юрченка – відповідають різним ступеням труднощів і розраховані на студентів з різною підготовкою.

Для студентів хімічного та біологічного факультетів університету.

Рецензенти: професор, заслужений діяч науки і техніки України, доктор хім. наук (Ін-т монокристалів НАН України) А. Б. Бланк;

доцент, канд. хім. наук (хімічний факультет ХНУ імені В. Н. Каразіна) Ю. М. Хорошевський.

ISBN 966-623-203-0

© Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2003

© О. А. Бугаєвський, А. В. Дрозд, Л. П. Логінова, О. О. Решетняк, О. І. Юрченко, 2003

© І. М. Дончик, макет обкладинки, 2003

Зміст

стор.

Вступне слово

8

Основні позначення

10

1. ВЕЛИЧИНИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ СКЛАД

11

1.1. Хімічний склад

11

Маса і кількість речовини

11

Масова частка, масове відношення й молярна частка

12

Концентрації

13

1.2. Стехіометричні розрахунки за рівнянням реакції

14

Змінна де-Донде

14

Схема Комаря

15

Реагенти в недоліку, у надлишку та в стехіометричному відношенні

16

1.3. Вправи

17

2. ЗАКОН ДІЇ МАС. АЛГЕБРА ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ

21

2.1. Загальні співвідношення

21

Хімічна рівновага

21

Позначення констант у міжнародній довідковій літературі

22

Константи ЗДМ при температурі, що відрізняється від стандартної

22

2.2. Активності та рівноважні концентрації

23

Концентраційні константи

24

2.3. Лінійні комбінації реакцій

27

Лінійно незалежні реакції

28

Зворотна реакція

28

Співвідношення між загальними та ступінчатими константами стійкості

29

Реакції утворення гідроксокомплексів

30

Сполучення реакцій – гетерогенних та утворення комплексів

31

Окисно-відновні реакції

32

2.4. У який бік зміщено рівновагу реакції?

33

Великі та малі константи ЗДМ

33

Стехіометрія реакції та рівень концентрацій реагентів. Оцінки за схемою Комаря

35

2.5. Як записувати рівняння реакцій у лабораторних журналах?

37

2.6. Вправи

41

3. КОНЦЕНТРАЦІЙНО-ЛОГАРИФМІЧНІ ДІАГРАМИ (КЛД)

48

3.1. КЛД для гетерогенних систем

48

Алгоритм побудови КЛД

53

3.2. Графіки логарифмів розчинності

54

Розчинність

54

Умови відокремлення компонентів

55

3.3. Вправи із гетерогенних систем

55

3.4. Умови переважання в гомогенних системах

57

Нейтральне середовище

58

Колір індикаторів

59

3.5. Ускладнення у визначенні областей переважання

59

Нормальна й аномальна послідовність ступінчатих констант

59

Окисно-відновні рівноваги

60

Алгоритм побудови областей переважання

60

3.6. КЛД для систем із одноядерними комплексами

60

Алгоритм побудови КЛД для систем із одноядерними продуктами

61

Сполучення діаграм для гомогенних та гетерогенних систем

65

3.7. Зміна ядерності реагентів

65

Спряження на графіках

68

3.8. Вправи із гомогенних систем

68

4. БАЛАНС КОМПОНЕНТІВ

73

4.1. Загальні принципи

73

Окисно-відновні реакції

78

4.2. Підстановка рівнянь ЗДМ у рівняння балансу

78

Рівняння

78

Алгоритм розрахунку рівноваг

79

Різні варіанти вибору компонентів

80

4.3. Одноядерні продукти

81

4.4. Фази постійного складу

82

4.5. Вправи

85

5. РОЗРАХУНКИ ЗА БАЛАНСОМ КОМПОНЕНТІВ

88

5.1. Буферні розчини

88

Приклади

89

5.2. Стехіометричні співвідношення концентрацій

93

Мікрокомпоненти та КЛД

93

Кислотно-основні рівноваги

94

Утворення комплексів

98

Окисно-відновні рівноваги

100

5.3. Ієрархія макро- та мікрокомпонентів

101

5.4. Гетерогенні системи

104

5.5. Кількісний вимір буферних властивостей

115

Буферна ємність

115

Коефіцієнти чутливості

116

Буферні властивості та переважаючі компоненти

117

Графічне дослідження буферної ємності

118

Багатоядерні продукти

121

5.6. Вправи

123

6. РОЗРАХУНКИ ЗА БАЛАНСОМ РЕАКЦІЇ

129

6.1. Умови балансу

129

Вплив декількох реакцій

129

Граничний склад

131

6.2. Прості розрахунки

132

Кислотно-основні рівноваги

132

Утворення комплексів

133

Розчинність солі

133

Розчинність газу

135

Окисно-відновні реакції

136

6.3. Методи розрахунків

137

Повторення розрахунку за ЗДМ

137

Уточнення за методом Ньютона

138

Початкове наближення

140

Метод поділу інтервалу

140

Уточнення розв’язку для декількох реакцій

142

6.4. Вправи

144

7. УМОВНІ КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ

150

7.1. Класи реагентів

150

Об’єднання доданків у рівняннях матеріального балансу

150

Рівноважна концентрація класу

152

Частка

152

7.2. Умовні константи рівноваг

152

Визначення

152

Незалежність умовної константи від вибору представника класу в реакції

154

7.3. Умовні константи в розрахунках рівноваг

156

Рівновага з мікрокомпонентами

158

7.4. Графіки залежностей часток та їх логарифмів

161

Графіки часток

161

Графіки логарифмів часток

164

Алгоритм побудови графіків логарифмів часток

164

7.5. Графіки логарифмів умовних констант

165

Вплив частки одного реагента

165

Загальний випадок

169

Стаціонарна область на наближеному графіку

172

7.6. Вправи

174

8. ДЕКІЛЬКА ФАЗ ЗМІННОГО СКЛАДУ

176

8.1. Розподіл речовини між фазами

176

Одна реакція розподілу

176

Повторні екстракції

178

Промивання осадів

178

Хімічні процеси у фазах

179

8.2. Іонний обмін

185

Основні поняття

185

Електронейтральність фаз

186

8.3. Вправи

188

9. УТВОРЕННЯ ПЕВНОЇ РІВНОВАЖНОЇ КОНЦЕНТРАЦІЇ, РОЗЧИННОСТІ АБО СТУПЕНЯ ЕКСТРАКЦІЇ

193

9.1. Метод балансу компонентів

193

Алгоритм

193

Системи із одноядерними продуктами

193

Системи із багатоядерними продуктами

195

9.2. Метод балансу реакцій

196

9.3. Концентрація реагенту, що забезпечує задані умови для іншої речовини

198

Доданок розчину

199

9.4. Відокремлення компонентів

201

9.5. Вибір величини умовної константи

204

9.6. Вправи

208

10. ВИЗНАЧЕННЯ КОМПОНЕНТІВ. ГРАВІМЕТРІЯ

212

10.1. Стехіометричні співвідношення у гравіметрії

212

Наважки

212

Вибір наважок

213

Аліквоти

214

Розчинник та осаджувач

214

10.2. Розрахунок результату аналізу

215

Стехіометричні множники (фактори)

216

10.3. Похибки у гравіметрії

217

Втрати аналіту через розчинність

217

Забруднення осаду

217

10.4. Вправи

219

11. ТИТРИМЕТРІЯ: СТЕХІОМЕТРИЧНІ РОЗРАХУНКИ

230

11.1 Загальні відомості про титриметрію

230

Титриметрія – компенсаційний метод вимірювання

230

Стехіометричні співвідношення

231

11.2. Результат кислотно-основного титрування

232

Еквіваленти в кислотно-основному титруванні

234

Масова концентрація за аналітом («титр» за речовиною, що визначають)

235

11.3. Визначення концентрації розчину титранту за титруванням зразкової речовини

236

11.4. Оцінка наважок та аліквот

238

11.6. Зворотне титрування

242

11.7. Визначення продукту, в який перетворено аналіт

244

11.8. Окисно-відновне титрування

247

11.9. Комплексометричне титрування

250

11.10. Вправи

252

12. ТИТРИМЕТРІЯ: РОЗБІЖНІСТЬ ТОЧОК – СТЕХІОМЕТРІЇ ТА КІНЦЕВОЇ

263

12.1. Загальні уявлення

263

Зміна загальних концентрацій у титруванні

263

Похибка титрування

263

Крива титрування

264

Індикатори

264

Задачі теорії титриметрії

265

12.2. Дослідження титрування безпосередньо за КЛД

268

Титрування слабких електролітів

271

Порівняння розрахункового та графічного дослідження

274

12.3. Різні методи титрування

276

Вибір головної змінної pX

276

Алгоритм дослідження титрування за КЛД

276

Розрахунок рХst

277

12.4. Класи та умовні константи у титруванні

282

Головна змінна й умовні константи

288

12.5. Вибір умов титрування за графіками залежностей логарифмів умовних констант

291

Вибір умов комплексонометричного титрування. Діаграми Рейлі – Шміда

295

Діаграмa pH – pM

295

Діаграмa pH – pY

296

Окреме титрування

299

12.6. Вправи

304

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

310

ВІДПОВІДІ ДО ВПРАВ

311

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.