- •Міністерство освіти і науки України Харківський національний університет імені в. Н. Каразіна Теоретичні основи та способи розв’язання задач з аналітичної хімії
- •Вступне слово
- •Основні позначення
- •1. Величини, що визначають склад
- •1.1. Хімічний склад
- •Розв’язок. Масова концентрація дорівнює
- •1.2. Стехіометричні розрахунки за рівнянням реакції
- •1.3. Вправи
- •2. Закон дії мас. Алгебра хімічних реакцій
- •2.1. Загальні співвідношення
- •2.2. Активності та рівноважні концентрації
- •Позначення констант рівноваг
- •2.3. Лінійні комбінації реакцій
- •2.4. У який бік зміщено рівновагу реакції?
- •2.5. Як записувати реакції у лабораторних журналах?
- •2.6. Вправи
- •3. Концентраційно-логарифмічні діаграми (клд)
- •3.1. Клд для гетерогенних систем
- •3.2. Графіки логарифмів розчинності
- •3.3. Вправи із гетерогенних систем
- •3.4. Умови переважання в гомогенних системах
- •3.5. Ускладнення у визначенні областей переважання
- •3.6. Клд для систем із одноядерними комплексами
- •3.7. Зміна ядерності реагентів
- •3.8. Вправи із гомогенних систем
- •4. Баланс компонентів
- •4.1. Загальні принципи
- •4.2. Підстановка рівнянь здм у рівняння балансу
- •4.3. Одноядерні продукти
- •4.4. Фази постійного складу
- •4.5. Вправи Гомогенні системи
- •5. Розрахунки за балансом компонентів
- •5.1. Буферні розчини
- •5.2. Стехіометричні співвідношення концентрацій
- •Кислотно-основні рівноваги
- •5.3. Ієрархія макро- та мікрокомпонентів
- •5.4. Гетерогенні системи
- •5.5. Кількісний вимір буферних властивостей
- •5.6. Вправи Буферні розчини
- •Стехіометричне співвідношення концентрацій
- •Гетерогенні системи
- •Буферні властивості
- •Системи із комплексами
- •6. Розрахунки за балансом реакції
- •6.1. Умови балансу
- •6.2. Прості розрахунки
- •Добуваючи квадратний корінь з обох частин, маємо
- •6.3. Методи розрахунків
- •6.4. Вправи
- •7. Умовні константи рівноваги
- •7.1. Класи реагентів
- •7.2. Умовні константи рівноваги
- •7.3. Умовні константи в розрахунках рівноваг
- •7.4. Графіки залежностей часток та їх логарифмів
- •7.5. Графіки логарифмів умовних констант
- •Параметри графіка залежності
- •7.6. Вправи
- •8. Декілька фаз змінного складу
- •8.1. Розподіл речовини між фазами
- •Відношення об’ємів порцій фаз дорівнює
- •Тангенси кутів нахилу асимптот для логарифма умовної константи екстракції оксинату плюмбуму від pH, приклад 8.4
- •8.2. Іонний обмін
- •8.3. Вправи
- •9. Утворення певної рівноважної концентрації, розчинності або ступеня екстракції
- •9.1. Метод балансу компонентів
- •На кроці 5 (непотрібному для уточнення клд) використовуємо
- •9.2. Метод балансу реакцій
- •9.3. Концентрація реагенту, що забезпечує задані умови для іншої речовини
- •9.4. Відокремлення компонентів Графічний розв’язок цієї проблеми показано на прикладі 3.3. Тут розгляньмо типові розрахункові методи.
- •9.5. Вибір величини умовної константи
- •9.6. Вправи
- •Варіанти завдання для вправи 9.1
- •10. Визначення компонентів. Гравіметрія
- •10.1. Стехіометричні співвідношення у гравіметрії
- •10.2. Розрахунок результату аналізу
- •10.3. Похибки у гравіметрії
- •10.4. Вправи
- •11. Титриметрія: стехіометричні розрахунки
- •11.1. Загальні відомості про титриметрію
- •11.2. Результат кислотно-основного титрування
- •Аліквотне відношення, {Vк/Vп}, безрозмірне, бо величини Vк та Vп виражено у однакових одиницях.
- •Виводячи формулу, маємо (у процентах)
- •11.3. Визначення концентрації розчину титранту за титруванням зразкової речовини
- •Для еквівалентів коефіцієнти вживаємо неявно,
- •Стехіометричний множник 2 приховуємо, застосовуючи еквівалент, (1/2)h2c2o4, або (1/2)h2c2o4·2h2o.
- •11.4. Оцінка наважок та аліквот
- •Бюретці відповідає оптимальна витрата титранту 20 мл, отже nst(oh‑) 2·10‑3 моль, n(н2с4н4о4) nst(oh‑) / 2 1·10‑3 моль.
- •11.5. Окреме визначення декількох аналітів
- •За двома рівняннями,
- •11.6. Зворотне титрування
- •Титруванню надлишку реагенту відповідає реакція
- •Дія 4. Масова частка CaCo3(s) у мінералі дорівнює
- •11.7. Визначення продукту, в який перетворено аналіт
- •Бо при зворотному титруванні здобутий po43‑ знову переходить у hpo42‑. Надлишок реагенту титруємо за реакцією
- •Дія 5. Масова частка p2o5 у мінералі дорівнює
- •11.8. Окисно-відновне титрування
- •11.9. Комплексометричне титрування
- •Дія 4. Масова частка kAl(so4)2 12 h2o у технічному галуні ‑
- •11.10. Вправи
- •Окисно-відновне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •12. Титриметрія: розбіжність точок –стехіометрії та кінцевої
- •12.1. Загальні уявлення
- •12.2. Дослідження титрування безпосередньо за клд
- •12.3. Різні методи титрування
- •12.4. Класи та умовні константи у титруванні
- •12.5. Вибір умов титрування за графіками залежностей логарифмів умовних констант
- •Параметри асимптот для прикладу 12.10
- •Із здм реакції
- •Параметри асимптот графіків (приклад 12.11)
- •Параметри асимптот графіків (приклад 12.12)
- •12.6. Вправи
- •Кислотно-основне титрування
- •Окисно-відновне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •Теоретичні проблеми титрування
- •Цитована література
- •Відповіді до вправ
- •61077, М.Харків, пл. Свободи, 4 Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Організаційно-видавничий відділ нмц
Параметри графіка залежності
lg Ks’(Mg2+, NH4+, PO43‑) від рН
pH |
tg (Mg2+) |
tg (NH4+) |
tg PO43‑) |
tg |
Ордината кінця інтервалу |
|
Від |
До |
|||||
… |
… |
|
|
|
3 |
-3,10 (pH = 2) |
… |
2,15 |
0 |
0 |
3 |
3 |
-2,65 |
2,15 |
7,20 |
0 |
0 |
2 |
2 |
-7,45 |
7,20 |
9,24 |
0 |
0 |
1 |
1 |
9,49 |
9,24 |
11,45 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
9,49 |
11,5 |
11,35 |
0 |
-1 |
0 |
-1 |
8,59 |
11,35 |
… |
-1 |
-1 |
0 |
-2 |
5,29 (pH = 14) |
7.6. Вправи
Вправа 7.1. Які значення логарифмів часток поданих нижче іонів металів при рН = 5, рН = 7 та рН = 9? Побудуйте графіки залежності цих логарифмів від рН.
(a) Al3+ |
(b) Bi3+ |
(c) Ca2+ |
(d) Cd2+ |
(e) Co2+ |
(f) Cr3+ |
(g) Cu2+ |
(h) Fe2+ |
(i) Fe3+ |
(j) Hg2+ |
(k) Sr2+ |
(l) Mn2+ |
(m) Ni2+ |
(n) Pb2+ |
(o) Zn2+. |
Вправа 7.2. Які значення логарифмів часток основ Бренстеда при рН = 5, рН = 7 та рН = 9? Побудуйте графіки залежності цих логарифмів від рН.
(а) CN‑ |
(b) CO32‑ |
(c) NH3 |
(d) НСОО‑ |
(e) NO2‑ |
|
(f) PO43‑ |
(g) AsO43‑ |
(h) As(OH)4‑ |
(i) HO2‑ |
(j) S2‑ |
|
(k) SO32‑ |
(l) SO42‑ |
|
|
|
Вправа 7.3. Для комплексів іонів металів із вправи 7.1 та іона етилендіамінтетраацетату обчисліть логарифми умовних констант стійкості при рН = 5, рН = 7 та рН = 9. Побудуйте графіки їх залежності від рН.
Вправа 7.4. Які значення показників умовних добутків розчинності поданих нижче малорозчинних солей при рН = 5, рН = 7 та рН = 9? Побудуйте графіки залежності цих логарифмів від рН. Чи є на них області максимумів?
(a) AlAsO4(s) |
(b) BiAsO4(s) |
(c) Pb3(AsO4)2(s) |
(d) Zn3(AsO4)2(s) |
(e) AlPO4(s) |
(f) BiPO4(s) |
(g) FePO4(s) |
(h) Fe3(PO4)2(s) |
(i) Pb5OH(PO4)3(s) |
(j) Zn3(PO4)2(s) |
(k) Bi2S3(s) |
(l) PbS(s) |
(m) ZnS(s) |
(n) PbCrO4(s) |
(o) ZnCO3(s) |
(p) PbCO3(s) |
(q) Pb3(OH)2(CO3)2(s) |
(r) PbSO3(s) |
(s) PbF2(s) |
(t) CuCrO4(s). |
|
Вправа 7.5. Які значення показників умовних добутків розчинності поданих нижче малорозчинних солей при рNН3 = 0; 1; 2? Побудуйте графіки залежності цих логарифмів від рNН3:
(a) AgCl(s) |
(b) Ag2CrO4(s) |
(c) AgSCN(s) |
(d) AgBr(s) |
|||
(e) AgI(s) |
(f) Ag4Fe(CN)6(s) |
(g) Cd2Fe(CN)6(s) |
(h) CdI2(s) |
Вправа 7.6. Які значення реальних потенціалів для поданих нижче напівреакцій при рН = 1, рН = 3 та рН = 5 ? Побудуйте графіки залежності цих величин від рН для 0 < рН < 6. Розгляньте напівреакції:
(a) HCrO4‑ + 7 H+ + 3 e‑ Cr3+ + 4 H2O;
(b) MnO4‑ + 8 H+ + 5 e‑ Mn2+ + 4 H2O;
(c) NO3‑ + 3 H+ + 2 e‑ HNO2 + H2O;
(d) HNO2 + H+ + e‑ NO(g) + H2O;
(e) NH3OH+ + 2 H+ + 2 e‑ NH4+ + H2O;
(f) N2H5+ + 3 H+ + 2 e‑ 2 NH4+;
(g) H2O2 + 2 H+ + 2 e‑ 2 H2O;
(h) PbO2(s) + 4 H+ + 2 e‑ Pb2+ + 2 H2O;
(i) SO42‑ + 4 H+ + 2 e‑ SO2 + 2 H2O.