Шпаргалки по "Аналитической химии"

В методе осаждения приходится сталкиваться с кристаллическими и  аморфными осадками, хотя провести четкую границу между теми и другими затруднительно.

Кристаллические осадки состоят  из более крупных частиц, чем аморфные, меньше сорбируют примесей из раствора, легче фильтруются. Поэтому в большинстве случаев (когда это возможно) стараются получить не аморфные, а кристаллические осадки, по возможности крупнокристаллические, проводя осаждение в условиях, благоприятствующих образованию таких осадков.

5) Отделение осадка от маточного раствора фильтрованием проводят после его созревания (кристаллические осадки) или сразу после осаждения (аморфные осадки).Фильтрование проводят с использованием стеклянных или беззольных бумажных (чаще всего) фильтров. При фильтровании вначале пропускают через фильтр прозрачный надосадочный раствор. Оставшийся осадок обычно промывают вначале непосредственно в стакане, в котором проводили осаждение, сливая на фильтр промывную жидкость вместе с частицами осадка, а затем количественно переносят на фильтр весь осадок. На фильтре осадок также промывают несколькими порциями промывной жидкости. Состав промывной жидкости (горячая, холодная вода или раствор какого-то вещества) и условия промывания указываются в аналитической методике.При необходимости учитывают потери осадка за счет его растворения в маточном растворе и в промывной жидкости, для чего требуется знать объем маточного раствора, промывной жидкости и растворимость (концентрацию насыщенного раствора) осаждаемой формы.

6) Осадок (осаждаемая форма) после его перенесения на фильтр и промывания высушивают вместе с фильтром в сушильном шкафу при температуре около 100°С. Сухой фильтр с осадком помещают в предварительно прокаленный и взвешенный тигель (чаще всего фарфоровый) и озоляют в пламени газовой горелки, следя за тем, чтобы фильтр тлел, но не воспламенялся (во избежание потерь осадка при сгорании фильтра). По окончании обеззоливания тигель с осадком обычно прокаливают в муфельной печи до постоянной массы при температуре, зависящей от природы осадка.

7) Доведение гравиметрической формы до постоянной массы проводят в процессе прокаливания осадка. Для этого после первого прокаливания в течение времени, указанного в методике анализа (часто — около часа — полутора часов), тигель с осадком быстро переносят из муфельной печи в эксикатор, охлаждают до комнатной температуры около получаса и взвешивают на аналитических весах. Затем прокаливание, охлаждение и взвешивание повторяют до тех пор, пока разность двух последних взвешиваний не будет превышать ошибки взвешивания на аналитических весах (±0,0002 г).

8) После измерения массы гравиметрической формы m(ГФ) рассчитывают содержание определяемого компонента в анализируемом образце, зная состав гравиметрической формы. Если известно значение гравиметрического фактора F, то массу определяемого компонента т(Х) в анализируемом образце рассчитывают по формуле (2.8):

m(Х) = Fm(ГФ). 

52. Осаждаемая и гравиметрическая форма, осадитель, промывная жидкость. Требования предъявляемые к ним. Осаждаемая форма – это соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора. Требования к осаждаемой форме:1) Определяемый компонент должен переходить в осадок количественно. Растворимость осадка должна быть незначительной: масса растворившегося осадка не должна превышать ошибку взвешивания на аналитических весах, т.е. 0,0002 г. Поэтому, при прочих равных условиях, в качестве осаждаемой формы следует выбирать наименее растворимую. 2) Осадок не должен растворяться в избытке осадителя с образованием растворимых комплексных соединений.3) Осадок не должен содержать посторонние примеси.4) Осадок должен быть устойчивым к внешним воздействиям — не окисляться, не восстанавливаться и др.5) Осаждаемая форма должна при высушивании или прокаливании нацело превращаться в гравиметрическую форму без потерь определяемого компонента.6) Структура осадка должна обеспечивать оптимальное проведение фильтрования и промывания осадка от примесей. Наиболее удобны, как уже отмечалось, крупнокристаллические осадки, так как они не забивают поры фильтра, имеют малую поверхность (т. е. мало адсорбируют посторонние частицы из раствора), легко промываются.

Гравиметрическая  форма – это соединение, в виде которого производят взвешиваниеТребования, предъявляемые к гравиметрической форме:1) Состав гравиметрической формы должен точно соответствовать ее стехиометрии (например, CaSО₄, BaSО₄, BiPО₃, AI₂О₃, Fe₂О₃, СаО и т. д.).2) Гравиметрическая форма должна быть стабильной на воздухе, не разлагаться, не подвергаться окислительно-восстановительным процессам и т. п. 3) Гравиметрический фактор F должен иметь по возможности минимальное значение, так как при этом понижается относительная ошибка гравиметрического определения.

Основные требования, предъявляемые к осадителю: 1)осадитель должен быть специфичным, селективным по отношению к осаждаемому иону.2)осадитель должен быть по возможности летучим, т. е. должен легко удаляться при нагревании или прокаливании осаждаемой формы.

53. Титриметрический анализ. Сущность метода. Классификация методов кислотно-основного анализа. Титриметрический анализ – это метод количественного анализа, основанный на измерении объема (иногда массы) раствора реактива известной концентрации Т, затраченного на реакцию с определяемым веществом Х. Наиболее распространенная классификация титриметрических методов основана на различных типах используемых реакций. 1) Кислотно-основное титрование(метод нейтрализации)- титрование основанное на реакции переноса протонов от одной реагирующей частицы к другой в растворе. Различают ацидиметрию и алкалиметрию. Ацидиметрия(ацидиметрическое титрование)-определение веществ титрованием стандартным раствором кислоты. Алкалиметрия( алкалиметрическое титрование) – определение веществ титрование стандартным раствором сильного основания. 2) Окислительно- восстановительное титрование (редоксметрия)-титрование сопровождаемое переходом одного или большего числа электронов от иона- донора или молекулы( восстановителя) к акцептору( окислителю). 3) Осадительное титрование – такое титрование когда титруемое вещество при взаимодействии с титрантом выделяется из раствора в виде осадка. 4) Комплексонометрическое титрование- титрование вещества раствором такого соединения которое образует с титруемым веществом слабодиссоциирующий растворимый комплекс.

54. Требования, предъявляемые к реакциям в титриметрии. В титриметрическом анализе может быть использована не любая химическая реакция. Реакции, применяемые в титриметрическом анализе, должны удовлетворять следующим требованиям:

- реакция должна протекать  необратимо;

- реакция должна протекать  c достаточно большой скоростью, чтобы в любой момент титрования равновесие устанавливалось практически мгновенно ;

- реакция не должна  осложняться протеканием побочных  процессов, т.е. должна протекать  стехиометрически (в соответствии с уравнением реакции);

- должен существовать  способ определения окончания  реакции между титруемым веществом  и титрантом, т.е. способ фиксирования точки эквивалентности.

55. Основные понятия в титриметрии. Титрование – процесс определения вещества Х постепенным добавлением небольших количеств вещества Т (титранта), при котором каким-нибудь способом обеспечивают обружение точки (момента), когда все вещество Х прореагировало.

Титрант – раствор, содержащий активный реагент Т, с помощью которого проводят титрование (иногда, при так называемом реверсивном титровании, в качестве титранта берут раствор неизвестной концентрации и титруют им раствор с точно известной концентрацией).

Аликвотная доля (аликвота) – точно известная часть анализируемого раствора, взятая для титрования (V_x).

Точка (момент) эквивалентности (ТЭ) – это точка (момент), когда  титрант Т будет прибавлен в количестве, эквивалентном количеству определяемого вещества Х.

Конечная точка  титрования (КТТ) - это точка (момент) титрования, в которой некоторое свойство раствора (например, его окраска)  показывает заметное (резкое) изменение. КТТ чаще всего не совпадает с ТЭ, хотя соответствует ей. В этот момент титрование, как правило, заканчивается. Момент окончания реакции определяется различными способами, например с помощью индикатора.

Степень оттитрованности f — отношение объема V(Т) добавленного титранта к объему V(ТЭ) титранта, соответствующему ТЭ:

f = V(T)/V( ТЭ). Другими словами, степень оттитрованности раствора — это отношение количества оттитрованного вещества к его исходному количеству в анализируемом растворе.

Уровень титрования — это порядок (10^-x) концентрации используемого раствора титранта, например 10^-1, 10^-2,10^-3 и т. д.

Кривая титрования — графическое изображение зависимости изменения концентрации с(Х) определяемого вещества X или некоторого связанного с ним свойства системы (раствора) от объема V(Т) прибавленного титранта Т. Величина с(Х) в ходе титрования изменяется на несколько порядков, поэтому кривая титрования часто строится в координатах lgc(X)-V(T).По оси абсцисс откладывают объем прибавляемого титранта V(Т) или степень оттитрованности f. Если по оси ординат откладывать равновесную концентрацию с(Х) или интенсивность пропорционального ей свойства, то получают линейную кривую титрования.Если по оси ординат откладывать lg с(Х) или логарифм интенсивности свойства, пропорционального с(Х), то получают логарифмическую (или монологарифмическую) кривую титрования.Для более четкого выявления особенностей процесса титрования и в прикладных целях иногда строят дифференциальные кривые титрования, откладывая по оси абсцисс объем прибавляемого титранта V(Т), а по оси ординат — первую производную от логарифма концентрации (или интенсивности пропорционального eй свойства) по объему прибавляемого титранта d lgc(X)/d V(Х). Такие кривые титрования обычно используют в физико-химических методах анализа, например при потенциометрическом титровании.

56. Растворы титрантов в титриметрическом анализе. Способы их приготовления. В титриметрическом анализе используются так называемые титрованные растворы, т.е. растворы, концентрация которых известна с высокой точностью. Для приготовления растворов с точно известной концентрацией, применяемых в титриметрическом анализе, используют стандартные вещества (установочные вещества). Первичное стандартное вещество (первичный стандарт) — вещество высокой чистоты, которое применяется для установления концентрации титранта — для стандартизации титранта, в основе чего лежит стехиометричность их взаимодействия, или может быть само использовано для приготовления раствора титранта с точно известной концентрацией. Вторичное стандартное вещество (вторичный стандарт) — вещество, используемое для стандартизации: содержание активного компонента в нем находят с помощью первичного стандарта.От свойств первичного стандарта (установочного вещества) зависит точность определения концентрации титранта, а следовательно, и точность всех последующих анализов. Поэтому установочное вещество должно:

- быть химически чистым;

- иметь состав, точно соответствующий  его химической формуле;

- быть устойчивым на  воздухе и в растворе;

- иметь по возможности  большую эквивалентную массу  (это уменьшает относительную  ошибку при определении). Существуют  два метода приготовления титрованных  растворов. 

1. Точная навеска, взятая  на аналитических весах, растворяется  в  мерной колбе. Такие растворы  называются первичными стандартными растворами (приготовленными растворами).

2. Раствор готовится приблизительно  нужной концентрации, а точную  концентрацию определяют титрованием,  имея другой титрованный раствор.  Титрованные растворы, точную концентрацию  которых находят в результате  титрования, называются вторичными стандартными растворами (а также стандартизированными, или установленными). К стандартизации (процесс нахождения концентрации активного реагента в растворе) раствора прибегают, если чистота вещества, используемого для его приготовления, недостаточна (примеры – растворы HCl, NaOH).

57. Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе и взаимосвязь между ними. Содержание вещества в растворе может быть выражено в массовых долях растворенного вещества, в молях на литр раствора, в эквивалентах на литр раствора, в граммах или миллиграммах на миллилитр раствора и др. Термин «концентрация» впервые ввел знаменитый голландский физико-химик, первый Нобелевский лауреат по химии Я.Вант-Гофф (1852-1911).  Молярная концентрация определяется количеством молей вещества в 1 л (или 1 дм³) раствора (измеряется в моль/л, моль/дм³). Молярной концентрацией раствора С_м  называют отношение  количества растворенного вещества в молях к объему раствора V в литрах :                                            .   Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) определяется числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора (измеряется в моль/л, моль/дм³).

Эквивалент - это реальная или условная частица, которая эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции, одному электрону в реакции  окисления-восстановления или одному однозарядному иону в реакциях осаждения  и комплексообразования. Молярная масса эквивалента М_э -  это масса одного моля эквивалентов этого вещества, равная произведению молярной массы М_r вещества на фактор эквивалентности f_э:              М_э  = М_r × f_э .

Фактор эквивалентности - это число, обозначающее, какая  доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции, одному электрону в реакции  окисления-восстановления или одному однозарядному иону в реакциях осаждения  и комплексообразования. Фактор эквивалентности f_э обозначают также 1/z . Таким образом, молярной концентрацией эквивалента (или нормальной концентрацией) раствора С_э  называют отношение  количества растворенного вещества эквивалентов n_э к объему раствора V в литрах:

. Титр раствора Т -  это масса растворенного вещества в граммах, содержащегося в 1 мл (или 1 см3) раствора (измеряется в г/мл или в г/см3). Титр раствора по определяемому веществу (условный титр, титриметрический фактор пересчета) TA/B показывает, какая масса (в граммах) вещества В эквивалентна 1 см3 раствора титранта А. Этот способ выражения концентрации удобен при массовых анализах. Массовая доля растворенного вещества выражается в долях или процентах. Массовая доля растворенного вещества  w  выражает в процентах (либо в долях) отношение массы растворенного вещества m1 к  общей массе раствора m:

.

Другие способы  выражения концентрации. Концентрацию растворов, применяемых в фотометрии, обычно  выражают числом миллиграммов в 1 мл раствора (мг/мл). При приготовлении растворов кислот часто применяется концентрация 1: х, показывающая, сколько объемных частей воды х  приходится на 1 часть концентрированной кислоты. Имеются и другие способы выражения концентрации растворов. При выражении точной концентрации раствора часто применяют так называемый поправочный коэффициент К, который представляет собой отношение действительной (практической) концентрации раствора С_п к его номинальной (теоретической) концентрации С_т:. Таким образом, К - это величина, на которую нужно умножить величину теоретической концентрации раствора, чтобы получить его точную практическую концентрацию.Отечественная Государственная Фармакопея рекомендует готовить стандартные растворы с поправочным коэффициентом в пределах 0,98-1,02.

58.   Виды (приемы) титрования и схема расчетов  в них. Известны следующие основные приемы проведения титриметрического анализа: