ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ В АНАЛИТИЧЕСКУЮ ХИМИЮ

1.1. Краткий исторический очерк развития аналитической химии

Аналитическая химия сформировалась в современную науку в процессе длительно-го исторического развития.

Практические приемы аналитической химии возникли в глубокой древности. Пер-воначально с помощью качественного анализа распознавались свойства некоторых со-единений и минералов. В IX – X вв. на Руси количественный анализ применялся в про-бирном деле для определения содержания благородных металлов (золота, платины, се-ребра) в изделиях и рудах.

Впервые научно обосновал понятие «химический анализ» английский ученый Р. Бойль (1627–1691) в 1661 г. в книге «Химик-скептик». Однако аналитическая химия начала формироваться в самостоятельную науку лишь после работы великого русского ученого М. В. Ломоносова (1711–1765), который открыл закон сохранения массы ве-ществ. Руководствуясь этим законом, французский химик А. Л. Лавуазье (1743–1794) впервые установил количественный состав некоторых соединений (H2O, P2O5 , CO2 и др.).

Химические методы анализа, созданные на научной основе, оформились в XVIII в. и первой половине XIX в. К этому времени относятся работы шведского химика Т. Бергмана (1735–1784) по качественному анализу, в основу которого был положен ме-тод выделения из раствора катионов металла группами, что способствовало применению систематического хода анализа. Другой метод качественного анализа – микрокристалло-скопический анализ – возник в России благодаря трудам М. В. Ломоносова, и особенно Т. Е. Ловица (1757–1804). Т. Е. Ловицу принадлежит также очень важное открытие явле-ния адсорбции, которая в дальнейшем получила широкое применение в хроматографиче-ском методе анализа, разработанном русским ученым М. С. Цветом (1872–1919). В 1824–1848 гг. французский ученый Ж. Гей-Люссак (1778–1850) разработал титриметрический метод количественного анализа, получивший в середине XIX в. дальнейшее развитие. В 1859 г. немецкие ученые Р. Бунзен (1811–1899) и Г. Кирхгоф (1824–1887) разработали важнейший из физических методов качественного анализа – качественный спектральный анализ.

Важным этапом в развитии аналитической химии явилось открытие Д. И. Менделеевым (1834–1907) периодического закона и создание в 1869 г.

периодической системы химических элементов. Периодический закон способствовал систематизации знаний, необходимых для химического анализа.

Во второй половине XIX в. большой вклад в теорию аналитической химии внесли норвежские ученые К. М. Гульдберг (1836–1902) и П. Вааге (1833–1900), открывшие в 1867 г. закон действия масс; шведский ученый С. Аррениус (1859–1927), предложивший теорию электролитической диссоциации в 1887 г.; немецкий физико-химик В. Нернст (1864–1941), установивший правило произведения растворимости и разработавший тео-рию гальванических элементов; русский ученый А. В. Писаржевский (1874–1938), рас-крывший сущность окислительно-восстановительных процессов.

Основателем русской школы химиков-аналитиков явился профессор Петербургско-го университета Н. А. Меншуткин (1842–1907). Он разработал руководство по изучению аналитической химии. Первое издание руководства Н. А. Меншуткина «Аналитическая химия» появилось в 1871 г. Эта книга выдержала 15 изданий в нашей стране (последнее издание относится к 1931 г.) и была переведена на немецкий, английский, шведский, французский и другие языки, оказав влияние на преподавание аналитической химии во всем мире.

Огромное влияние на развитие аналитической химии оказал бурный рост органи-ческого синтеза. Русские ученые М. А. Ильинский (1856–1941) и Л. А. Чугаев (1873–1922) заложили основы применения органических реактивов в анализе.

Существенный вклад в развитие новых методов аналитической химии внесли со-ветские ученые. В 1920–1922 гг. Н. А. Тананаевым (1878–1959) был разработан капель-ный анализ, на основании которого был создан «бесстружковый» метод анализа метал-лов и сплавов.

Организаторами первых лабораторий по полярографии стали советские ученые В. И. Вернадский и А. П. Виноградов. Разработка других электрохимических методов анализа (потенциометрии, амперометрии, кулонометрии) связана с трудами Б. П. Никольского, И. П. Алимарина, П. А. Крюковой. Большой вклад в развитие метода инверсионной вольтамперометрии внес профессор Томского политехнического универ-ситета А. Г. Стромберг. Успешно развивались методы анализа высокочистых веществ, полупроводниковых материалов и чистых реактивов (И. П. Алимарин, Ю. А. Золотов, И. М. Коренман ). Для развития советской аналитической химии много сделали ученые А. К. Бабко, К. Б. Яцимирский, А. П. Крешков, Ю. С. Ляликов и др.

1.2. Предмет, содержание и задачи аналитической химии

Аналитическая химия – это наука о методах определения химического состава ве-щества и его структуры. Предметом аналитической химии как науки является решение общих проблем теории и практики химического анализа.

Определение химического состава (изотопного, элементного, молекулярного, фа-зового) анализируемого объекта является задачей качественного анализа. Качественный анализ включает идентификацию (распознавание) химического соединения и обнаруже-ние тех или иных компонентов (атомов, ионов, молекул).

Количественный анализ решает задачу определения содержания (количества или концентрации) того или иного компонента в анализируемом объекте. Теоретические ос-новы качественного и количественного анализа едины.

Аналитическая химия имеет огромное научное и практическое значение, представ-ляя совокупность методов исследования веществ и их превращений. Важную роль она играет также и в смежных с химией областях науки – минералогии, геологии, физиоло-гии, микробиологии, а также в медицинских, агрономических и технических науках. Проведение многих научных исследований тесно связано с использованием методов ана-литической химии. Ни один химико-технологический процесс не обходится без входно-го, технологического, арбитражного и экологического контроля. Такая служба аналити-ческого контроля, существующая в большинстве лабораторий различных предприятий, обеспечивает необходимое качество промышленного сырья и готовой продукции, помо-гает в решении вопросов охраны окружающей среды.

Развитие аналитической химии осуществляется в следующих направлениях: 1) создание методов анализа, обладающих высокой чувствительностью, позво-

ляющих определять минимальные концентрации и количества определяемых веществ; 2) разработка экспрессных методов анализа, позволяющих проводить исследова-

ния в очень короткие промежутки времени; 3) разработка безразрушительных и дистанционных методов анализа, когда ана-

литик не может непосредственно контактировать с анализируемым объектом (радиоак-тивные вещества, морские воды на больших глубинах, космические объекты);

4) внедрение в аналитический контроль автоматизации на основе новых методов, устанавливающих зависимость между составом и измеримыми свойствами химических систем без их измерения (например, на основе лазерной, электронной и полупроводнико-вой техники).

1.3. Классификация методов аналитической химии

Любой метод анализа использует определенный аналитический сигнал, который в данных условиях дают конкретные элементарные объекты (атомы, молекулы, ионы), из которых состоят исследуемые вещества.

Аналитический сигнал дает информацию как качественного, так и количественного характера. Например, если для анализа используются реакции осаждения, качественную информацию получают по появлению или отсутствию осадка. Количественную инфор-мацию получают по величине массы осадка. При испускании веществом света в опреде-ленных условиях качественную информацию получают по появлению сигнала (испуска-ние света) при длине волны, соответствующей характерному цвету, а по интенсивности светового излучения получают количественную информацию.

По происхождению аналитического сигнала методы аналитической химии можно классифицировать на химические, физические и физико-химические.

В химических методах проводят химическую реакцию и измеряют либо массу по-лученного продукта – гравиметрические (весовые) методы, либо объем реагента, израс-ходованный на взаимодействие с веществом, – титриметрические (объемные) методы.

Физические методы анализа основаны на измерении какого-либо физического свойства веществ, являющегося функцией состава. Например, рефрактометрия основана на измерении относительных показателей преломления света. В активационном анализе измеряется активность изотопов и т. д. Часто при проведении анализа предварительно проводят химическую реакцию, и концентрацию полученного продукта определяют по физическим свойствам, например по интенсивности поглощения светового излучения цветным продуктом реакции. Такие методы анализа называют физико-химическими .

Физические и физико-химические методы иногда называют инструментальны-ми , т. к. в этих методах требуется применение специально приспособленных для прове-дения основных этапов анализа и регистрации его результатов инструментов (аппарату-ры).

1.4. Стадии аналитического процесса

Решение аналитической задачи осуществляется путем выполнения анализа вещест-ва. Анализ – это выполнение всей последовательности аналитических операций, включая пробоотбор и пробоподготовку, с целью получения результата, отражающего содержа-ние компонентов в исследуемом объекте. Анализ складывается из нескольких стадий.

Отбор пробы. Различают несколько видов проб: а) первичную (или среднюю) про-бу отбирают на первом этапе от большой массы материала; б) лабораторную пробу полу-чают после уменьшения средней пробы до массы, необходимой для проведения всего анализа; в) аналитическую пробу отбирают от лабораторной для проведения единичного определения.

Отбор средней пробы является одной из важнейших стадий аналитического про-цесса. Результат анализа может быть правильным только в том случае, если средняя про-ба точно отражает состав материала, из которого она была отобрана. Техника отбора средней пробы, в зависимости от агрегатного состояния материала и других его свойств, различна и приводится в специальных инструкциях. Среднюю пробу сокращают различ-ными способами (например, квартованием) до получения необходимой массы лабора-торной пробы. Для проведения отдельных анализов из нее отбирают аналитические про-бы, которые взвешивают на аналитических или технических весах и подвергают даль-нейшей аналитической обработке.

Подготовка пробы к анализу. Как правило, главная операция этой стадии – рас-творение. Оно может осуществляться обработкой твердого вещества подходящим рас-творителем (вода, кислота, основание, органические растворители) или сплавлением с соответствующим плавнем и последующим переводом плава в раствор. Устранение ме-шающего влияния посторонних веществ, которые могут находиться в анализируемой пробе наряду с определяемым компонентом, достигается различными приемами:

1) маскированием, т. е. переведением мешающих компонентов в такую форму, в которой они не искажают аналитический сигнал определяемого компонента и не налага-ются на него;

2) отделением определяемого компонента или мешающих веществ различными методами разделения (экстракции, осаждения, соосаждения и т. д.)

Стадия измерения. Аналитические сигналы, полученные в результате анализа

(изменение окраски раствора, появление осадка, поглощение светового излучения и т. д.) регистрируют тем или иным способом. При этом получают данные в виде набора чисел, спектрограмм, фотографий и т. п., по которым рассчитывают количество каждого ком-понента в образце.

Оценка результатов измерения – заключительная стадия аналитического процес-са. После вычисления результатов анализа важно оценить их достоверность, учитывая правильность использованного метода и статистически обрабатывая числовые данные. Методы химического анализа в связи с этим характеризуют правильностью и воспроиз-водимостью. Если при параллельных опытах получают близкие значения количеств или концентраций определяемого вещества, то такие результаты называют воспроизводи-мыми . Если полученные значения близки к истинному, то говорят о правильности ре-зультатов анализа. Результаты могут быть правильными и воспроизводимыми; воспроиз-водимыми, но неправильными (в присутствии систематических ошибок); невоспроизво-димыми и неправильными.

Все усилия химиков-аналитиков направлены на разработку методов анализа, обес-печивающих правильные и воспроизводимые результаты.

1.5. Классификация погрешностей в химическом анализе

Любое измерение имеет свою определенную погрешность, связанную с точностью измерительной аппаратуры и особенностями метода. Кроме того, при выполнении анали-за возникают погрешности, связанные с отдельными операциями (растворение, разбавле-ние до определенного объема, перенос вещества и т. д.). Все это приводит к тому, что получаемый экспериментально количественный результат отличается от истинного зна-чения на некоторую величину, называемую погрешностью анализа.

По своему характеру погрешности подразделяются на систематические, случайные и грубые (промахи).

Систематические погрешности. Под систематическими погрешностями подра-зумевают погрешности, которые, практически не изменяясь за время опыта, одинаковым образом входят в каждый результат измерений, вызывая смещение его либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения. Причинами систематических погрешностей мо-гут быть недостатки метода анализа, неисправность прибора, присутствие в применяе-мых реактивах определяемого вещества или веществ, мешающих определению, погреш-ности самого экспериментатора. Например, систематическая погрешность может быть вызвана тем, что используемый при титровании индикатор меняет цвет до достижения точки эквивалентности. Аналогичным образом к систематической погрешности приведет применение грязной бюретки или неправильный способ выливания растворов из пипеток и т. д.

Систематические погрешности можно заранее предусмотреть, устранить или вве-сти на них поправку.

Случайные погрешности. Это неопределенные по величине и знаку погрешности, в появлении которых не наблюдается какой-либо закономерности. Они могут быть вы-званы изменением температуры, влажности воздуха, колебанием освещенности рабочего места, изменением в состоянии органов чувств человека, участвующего в измерениях, и т. п. Случайные погрешности происходят при любом аналитическом определении, как бы тщательно оно ни проводилось. Наличие их сказывается в том, что повторные опре-деления того или иного элемента в данном объекте, выполненные одним и тем же мето-дом, дают, как правило, несколько различающиеся между собой результаты.

Случайные погрешности, в отличие от систематических, нельзя устранить, преду-

смотреть, ввести на них поправку. Однако случайные погрешности могут быть уменьше-ны при увеличении числа параллельных определений. Поэтому при расчетах рекоменду-ется использовать среднее арифметическое нескольких параллельных определений, а не результаты единичного измерения.

Влияние случайных погрешностей на результат анализа может быть учтено теоре-тически путем обработки опытных данных, полученных в серии параллельных опытов, с помощью методов математической статистики.

Грубые погрешности (промахи) – погрешности, сильно искажающие результат анализа. К ним относятся погрешности зависящие, например, от неправильного отсчета по шкале бюретки при титровании, от просыпания части осадка или от проливания части раствора и т. д. Из-за промахов результат данного определения становится неверным, и поэтому он отбрасывается при выводе среднего из серии параллельных определений.

1.6. Математическая обработка результатов анализа

Как уже указывалось выше, для уменьшения влияния случайных погрешностей на результат анализа обычно проводят не одно, а три и более определений исследуемого компонента в данном веществе. Как правило, ни при одном из этих определений не по-лучается истинного значения определяемой величины, т. к. все они содержат ошибки. Поэтому задачей анализа является нахождение наиболее вероятного значения опреде-ляемой величины и оценка точности полученного результата.

На практике при анализе всегда имеют дело с небольшим числом определений. В этом случае для учета влияния случайных погрешностей на результаты анализа пользу-ются методами математической статистики, разработанными для небольшого числа оп-ределений. Математическую обработку результатов анализа проводят по формулам, представленным в табл.1.1.

Таблица 1.1 Формулы математической обработки результатов анализа

(Xi – отдельные измерения, n – количество измерений)

№ Вычисляемая величина Расчетная формула 1. Среднее арифметическое X 1 2 nX X XX

n

2. Стандартное отклонение (погреш-ность единичного определения) S 2

1iX X

Sn

3. Стандартное отклонение среднего арифметического (погрешность среднего арифметического) XS

X

SSn

4. Доверительный интервал (абсо-лютная погрешность)

0,95ε XS t

5. Представление результатов анализа 100;XX

При расчетах используют специальный t-критерий (параметр Стьюдента), опреде-ляющий ширину доверительного интервала, в котором может находиться результат ана-лиза. Значения t-критерия находят в специальных таблицах, учитывая число измерений и степень вероятности (0,95 или 0,99) нахождения результатов анализа в данном довери-тельном интервале.

Из данных табл. 1.2 видно, что t-критерий, а значит и ширина доверительного ин-тервала снижается при увеличении числа измерений. Меньшее число измерений ухудша-ет воспроизводимость анализа.

Таблица 1.2

Значения t-критерия для = 0,95

f =n–1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

αt 12,71 4,30 3.18 2,78 2,57 2,45 2,36 2,31 2,26 2,23

Пример. При проведении анализа было получено 6 параллельных результатов: 98,10; 98,15; 98,22; 98,08; 98,10; 98,24 (%). Провести математическую обработку резуль-татов анализа.

Решение. Вычисления проводят по формулам, представленным в табл.1.1: а) рассчитываем среднее арифметическое:

588,89 6 98,15iX X n= ; б) стандартное отклонение

20,0229 0,0676

1 6 1iX -X

Sn

;

в) стандартное отклонение среднего арифметического 0,0676 6 0,0276 XS =S n ;

г) доверительный интервал: 0,95ε 2,57 0,0276 0,071 XS t .

Представляем полученный результат с доверительным интервалом: 98,15 0,071X = (98,08 98,22) %.

Следует отметить, что величина характеризует только влияние случайных по-грешностей. Анализ может оказаться совершенно неправильным, несмотря на хорошую воспроизводимость, если при анализе имели место какие-либо систематические погреш-ности.

ε

Способы обнаружения систематических погрешностей. Обнаружить система-тические погрешности можно с помощью следующих приемов.

1) Провести анализ стандартного образца, т. е. образца, состав которого известен и близок к составу анализируемого объекта.

2) Провести анализ независимыми методами и сравнить результаты анализа. 3) Провести так называемый «холостой» опыт, т. е. определить данный элемент с

одними реактивами в отсутствие исследуемого объекта. На основании «холостого» опы-та в результаты анализов, полученных с помощью данных реактивов, может быть внесе-на поправка.

4) Провести анализ, варьируя размер пробы. Таким образом, чтобы критически относиться к полученным опытным данным и

ясно отдавать себе отчет в том, какие выводы из них являются достоверными, а какие сомнительными, необходимо уметь оценить погрешность результатов измерения. При этом обращаются к приемам математической обработки экспериментальных данных.

Однако какими бы могущественными они ни были, сами по себе они бессильны, если измерения выполнены небрежно, неаккуратно, без соблюдения элементарных тре-бований методик.

ГЛОССАРИЙ

Адсорбционные индикаторы – красители (эозин, флуоресцеин и др.), диссоциируют в растворе, образуя окрашенные ионы, которые адсорбируются осадками в близи точке эквивалентности, изменяя окраску ( метод Фаянса).

Аликвота – часть раствора, отобранная пипеткой для анализа.

Алкалиметрия – метод кислотно-основного титрования, в котором в качестве тит-ранта используется сильная кислота. Определяемые вещества: основания, соли силь-ных оснований и слабых кислот.

Ауксохромы – присутствующие в индикаторах группировки (OH, –NH2, –OCH3, –N(CH3)2 и т. д) ,которые сами не сообщают окраску индикаторам, но обладают свой-ством усиливать действие хромофоров, повышать интенсивность вызываемой ими окраски.

Ацидиметрия – метод кислотно-основного титрования, в котором в качестве тит-ранта используется сильное основание. Определяемые вещества: кислоты; соли, об-разованные сильными кислотами и слабыми основаниями.

Буферные растворы (буферные смеси) – растворы, способные сохранять практиче-ски постоянное значение рН при разбавлении, при добавлении небольшого количест-ва сильных кислот или щелочей. Примеры: ацетатный буферный раствор ( 3 3CН СOOH CH COONa ), аммиачный буферный раствор ( 4 4NH OH NH Cl )

Возгонка (сублимация) – способ очистки веществ, которые обладают способностью при нагревании испаряться, не плавясь (йод, сера, хлорид аммония и др.). При охла-ждении пары таких веществ переходят в твердое состояние, минуя жидкую фазу.

Вторичные стандарты (стандартизованные растворы) – растворы, концентрацию которых находят (устанавливают) в процессе титрования со стандартными вещества-ми.

Гидролиз – взаимодействие солей с водой, сопровождающееся образованием мало-диссоциирующих соединений и изменением рН раствора.

Гравиметрия – метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого компонента, выделенного либо в элементарном ви-де, либо в виде соединения строго определенного состава.

Гравиметрическая форма – вещество, которое получается после прокаливания оса-ждаемой формы до постоянной массы.

Дихроматометрия – метод окислительно-восстановительного титрования; основан на использовании реакций окисления восстановителей дихроматом калия:

Закон эквивалентов – математическое выражение, которое лежит в основе всех рас-четов в титриметрическом анализе:

( ) ( )H A Hc V c V B ,

где Hc – молярная концентрация веществ (А,В) моль/л ; V- объемы веществ (А, В) мл.

Изоморфные включения – замена одного изоморфного соединения другим в кри-сталлической решетке с образованием смешанных кристаллов. Например, MgNH4 PO4 и MgKPO4 являются изоморфными соединениями, т. к. радиусы иона калия и аммония фактически одинаковы.

Йодометрия – метод окислительно-восстановительного титрования; основан на окислительно-восстановительных реакциях, связанных с восстановлением I2 до I--ионов и с окислением I--ионов до I2.

Комплексонометрия – метод основан на использовании реакций комплексообразо-вания ионов металла с комплексонами (различными производными аминополикарбо-новых кислот).

Комплексоны – производные аминополикарбоновых кислот. Простейшим комплек-соном, известным под названием комплексон I, служит трехосновная нитрилотриук-сусная кислота. Наибольшее значение приобрела этилендиаминтетрауксусная кисло-та (ЭДТУ), комплексон II. На практике обычно применяют динатриевую соль эти-лендиаминтетрауксусной кислоты, которую называют комплексоном III, ЭДТА, или трилон Б (сокращенно Na2H2Y).

Концентрация раствора (с) – это отношение количества растворенного вещества (А) к объему раствора (V). Другими словами, c(А) показывает количество вещества в единице объема раствора.

Косвенное титрование (титрование заместителя) – к определенному объему ана-лизируемого раствора (А) прибавляют какой-либо вспомогательный реагент, реаги-рующий с определяемым компонентом с выделением эквивалентного количества но-вого вещества (заместителя) (L) , которое оттитровывают раствором титранта ( В ). Для расчета используют формулу

н B э( ) (A)(A)1000

c V Mm ,

где m – масса вещества, г; сн - молярная концентрация эквивалента (В), моль/л ; МЭ – молярная масса эквивалента вещества (А), г/моль; V– объем раствора титранта (В), мл.

Кривая титрования – графическое изображение изменения какого- то параметра (рН, Е, рМе, рАn) в процессе титрования от объема титранта (V).

Массовая доля (А) вещества А – это отношение массы m(A) вещества A к общей массе mобщ раствора или смеси веществ.

общA m A m .

Массовая доля вещества показывает, сколько грамм вещества содержится в 100 граммах раствора.

Металлохромные индикаторы – индикаторы, которые дают с титрантом цветной комплекс, образующийся в близи точки эквивалентности. Например, в тиоцианомет-рическом титровании индикатором является Fe3+, который образует с SCN- раство-римые в воде комплексные ионы, окрашенные в интенсивно красный цвет (Метод Фольгарда).

Метод кислотно-основного титрования – основан на использовании реакций, про-текающих по типу взаимодействия кислоты с основанием с образованием малодис-социирующих молекул воды

+3 2H O +OH 2H O

Метод пипетирования – для титрования берут не весь раствор, а только часть его (аликвоту), отмеренную пипеткой. Для расчета используют формулу

н э кBA

a

(А)1000

c V M VmV

, где mА – масса вещества, (А), г;

сн – молярная концентрация эквивалента (В), моль/л; МЭ – молярная масса эквивалента вещества (А), г/моль;

V – объем раствора титранта (B), мл; VК, Vа - объемы колбы и аликвоты.

Метод отдельных навесок – берут отдельные, близкие по величине навески анали-зируемого вещества и, растворив каждую из них в произвольном объеме воды, цели-ком титруют. Для расчета используют формулу:

н B э( ) (A)(A)1000

c V Mm ,

где mА – масса вещества, (А), г; сн – молярная концентрация эквивалента (В), моль/л;

МЭ – молярная масса эквивалента вещества (А), г/моль; V – объем раствора титранта (B), мл;

Моль – это такое количество вещества, которое содержит столько условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12, т. е. 6,022·1023 элементарных объ-ектов (например, атомов). Условной частицей может быть молекула, ион, электрон, группы частиц (например: функциональная группа, часть молекулы, радикал и т. п.).Это основная единица измерения количества вещества.В количественном анализе широко используют и дольную единицу моля – миллимоль (ммоль); 1 моль = 1000 ммоль.

Молярная концентрация c(А), cм – это количество моль вещества ( A ), содержаще-гося в 1 л раствора

1000 /Mc m M V ,

где m – масса вещества, г; М – относительная молекулярная (молярная) масса вещества, г/моль; V – объем раствора, мл.

При этом используют следующие формы записи: например, 0,1 М HCl, или с(НСl) =0,1 моль/л = 0,1 ммоль/мл.

Молярная концентрация эквивалента c(f(A)), сн – это количество моль эквивален-тов вещества, находящихся в 1 л раствора. f(A) – фактор эквивалентности вещества (А).

V1000 /M Эc m M ,

где m – масса вещества, (А); МЭ – молярная масса эквивалента вещества (А), г/моль;

V – объем раствора, мл.

Приняты следующие формы записи: с(H2SO4) = 0,1 моль экв/л = 0,1 мэкв/мл; с(1/2 H2SO4) = 0,1 моль/л, где 1/2 – фактор эквивалентности (f). Если f=1, то предпочтительнее использовать термин «моляр-ная» концентрация.

Молярной массой эквивалента вещества (МЭ) – называют массу одного моль экви-валента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на моляр-ную массу вещества (M) (г/моль) МЭ = f M

Насыщенный раствор – раствор, находящийся в динамическом равновесии с соот-ветствующей твердой фазой.

Обратное титрование. Этот прием состоит в том, что к определенному объему рас-твора определяемого компонента приливают точно измеренный объем стандартного раствора D, взятый в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию стандартного рас-твора D оттитровывают стандартным раствором B (титрантом). Формула расчета:

н н эD BA

(А)1000

c V c V Mm

,

где mА – масса вещества (А), г; сн – молярная концентрация эквивалента веществ (В, D), моль/л ; МЭ – молярная масса эквивалента вещества (А), г/моль; V – объем раствора веществ (В,D ), мл.

Осадительные индикаторы образуют с титрантом цветные осадки, при появлении которых заканчивают титрование. Из осадительных индикаторов в аргентометриче-ском титровании применяют хромат калия, который образует с ионами серебра оса-док кирпично-красного цвета Ag2CrO (Метод Мора).

Осадительное титрование – метод основан на реакциях осаждения определяемого компонента с титрантом. Наиболее широкое применение нашли следующие виды осадительного титрования: аргентометрическое, титрант – раствор AgNO3; тиоциа-нометрическое, титрант – раствор NH4SCN; меркурометрическое, титрант – раствор Hg2(NO3)2; сульфатометрическое, титрант – раствор BaCl2 или раствор H2SO4.

Окклюзия – вид соосаждения, при котором примеси захватываются растущим кри-сталлом и распределяются по всему осадку неравномерно. Окклюдированные приме-си занимают преимущественно те места, где в кристаллической решетке осадка име-ются дефекты.

Осаждаемая форма в гравиметрии – осадок, полученный в результате реакции осаждения. Его отделяют от раствора (чаще всего фильтрованием), промывают, затем высушивают и прокаливают до постоянной массы, получая гравиметрическую фор-му.

Перегонка (дистилляция) – способ очистки жидких веществ от нелетучих приме-сей; основана на том, что жидкость нагревают до температуры кипения и пар ее от-водят по газообразной трубке в другой сосуд. Охлаждаясь, пар конденсируется, а нелетучие примеси остаются в перегонной колбе.

Перекристаллизация – очищаемое вещество растворяют в малом объеме горячей воды, стараясь получить насыщенный при данной температуре раствор. Затем его отфильтровывают через воронку для горячего фильтрования и фильтрат быстро ох-лаждают. При этом часть вещества выделяется из раствора в виде кристаллов, а рас-творенные примеси остаются в маточном растворе

Перманганатометрия – метод окислительно-восстановительного титрования , когда в качестве титранта используется перманганат калия (окислитель). Окисление может проводиться как в кислой, так и в щелочной или нейтральной средах.

рН-индикаторы – вещества, меняющие свою окраску при изменении рН среды в ки-слотно-основном титровании, их называют кислотно-основными индикаторами. Наиболее широко используются в анализе следующие индикаторы: метиловый оран-жевый, фенолфталеин, лакмус, метиловый красный, тимолфталеин, бромтимоловый синий.

Показатель титрования (рТ) – значение рН, при котором наблюдается резкое изме-нение окраски индикатора. Например, у фенолфталеина значение рТ = 9, у метилово-го оранжевого рТ = 4. Обычно величина рТ находится внутри интервала перехода ок-раски индикатора.

Произведение растворимости KS, или концентрационное произведение раство-римости. Вместо активностей малорастворимого соединения используются равно-весные концентрации ионов малорастворимого соединения в его насыщенном рас-творе (для веществ, у которых SK < 10–7).

(Me An )=[Me] [An]n mS n mK

Прямое титрование – основано на том, что к определенному объему определяемого компонента (А) по каплям приливают из бюретки стандартный раствор титранта (В).Концентрацию компонента (А ) рассчитывают с использованием закона эквива-лентов:

(cн V)А=(cн V)В,

где сн – молярная концентрация эквивалента веществ (А, В), моль/л; V – объем раствора веществ (А, В ), мл.

Растворимость (S) – это концентрация вещества в его насыщенном растворе. Вели-чина S выражается в моль растворенного вещества в 1л раствора (моль/л) или реже в граммах растворенного вещества в 100 мл раствора.

Редоксиметрия – окислительно-восстановительное титрование, основанное на ис-пользовании реакций окисления-восстановления между определяемым веществом и титрантом.

Редокс-индикаторы изменяют свою окраску в связи с достижением титруемым рас-твором определенного значения окислительно-восстановительного потенциала. В ка-честве окислительно-восстановительных индикаторов применяются дифениламин, N-фенилантраниловая кислота, ферроин, метиловый синий и др.

Скачок титрования – это резкое изменение параметра (рН, Е, рМе, рАn) вблизи точки эквивалентности на кривой титрования. Начало скачка соответствует недостат-ку, например в 0,1 % прибавленного титранта (т. е. добавлено 99,9 % титрата), а ко-нец скачка соответствует избытку добавленного титранта, например в количестве 0,1 %. Скачок титрования – наиболее существенная часть кривой титрования, т. к. именно по нему производят выбор индикатора.

Соосаждение – явление загрязнения осадком посторонними примесями.

Специфические индикаторы редоксиметрии вступают в специфическую реакцию с окислителем или восстановителем. Например, в методе йодометрии, точку эквива-лентности устанавливают при помощи индикатора - крахмала, образующего с йодом адсорбционные комплексные соединения интенсивного синего цвета.

Стандартизация раствора – установление точной концентрации раствора в процес-се титрования со стандартным веществом.

Стандартные растворы – растворы с точно известной концентрацией.

Степень гидролиза (h) – отношение концентрации гидролизованной соли к ее общей концентрации в растворе.

гидргидр

общ

100с

hс

%,

где cгидр – концентрация гидролизованной соли; cобщ – концентрация растворенной соли.

Титр раствора (Т) (г/мл) – показывает сколько грамм вещества (m) содержится в 1 миллилитре раствора (V). Вычисляется по формуле:

T m V

Титр рабочего раствора по определяемому веществу T(B/A) (г/мл) – это отноше-ние массы m A определяемого вещества к эквивалентному объему V B рабочего раствора. Другими словами, T B A показывает, какая масса анализируемого веще-ства (А) реагирует с 1 мл рабочего раствора вещества (B). Вычисляется по формуле:

T B A m A V B

Термодинамическое произведение растворимости, или произведение активности ( SK ) – произведение активностей ионов малорастворимого соединения (а) в его на-сыщенном растворе в степенях, равных его стехиометрическим коэффициентам (m,n), есть величина постоянная при данной температуре и называется произведени-ем активности.

Me An Me Ann m

n mSK K a a a

Установочные вещества (первичные стандарты) – химически чистые, устойчивые соединения, состав которых строго соответствует химической формуле. Например, в качестве стандартных веществ при установке точной концентрации кислот исполь-зуют тетраборат натрия (буру) Na2B4O7·10H2O или безводный карбонат натрия Na2CO3; для установки титра щелочей используют щавелевую кислоту H2C2O4·2H2O, янтарную кислоту H2C4H4O4, бензойную кислоту C6H5COOH и др.

Фактор эквивалентности (f) – это число, показывающее, какая часть моля вещества равноценна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.

Фракционированное ( дробное) осаждение – осаждение ионов из их смеси в той по-следовательности, в какой достигаются произведения растворимости малораствори-мых соединений , образующихся при действии того или иного реагента.

Хромофоры (носители цветности) – это присутствующие в индикаторах особые группы атомов с сопряженными двойными связями и неподеленными парами элек-тронов.

Эквивалент – это такая часть атома, иона или молекулы, которая химически равно-ценна (эквивалентна) одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Единицей количества эквивалента вещества является моль.

Эксикатор – это стеклянная камера с пришлифованной крышкой, на дне которой на-ходится какое-либо поглощающее влагу вещество, обычно прокаленный хлорид кальция.

Экстракция – это процесс распределения вещества между двумя фазами, чаще всего между двумя несмешивающимися жидкостями (обычно между водой и органическим растворителем), и соответствующий метод выделения, разделения и концентрирова-ния веществ.

Home

PgUp

PgDn

Alt F4+

Нажатие клавиши «Home» на клавиатуре вызывает переходк титульной странице документа.С титульной страницы можно осуществить переход к оглавлению(в локальной версии курса).

Панель управления – содержит перечень разделов, а также кнопкинавигации, управления программойпросмотра и вызова функциипоиска по тексту.

Просматриваемый в данный момент раздел.

Доступные разделы.

В зависимости от текущего активного раздела в перечне могут присутствовать подразделыэтого раздела.

Кнопки последовательного перехода к предыдущей и следующей страницам.

Кнопка возврата к предыдущему виду. Используйте еёдля обратного перехода из глоссария.

Кнопка перехода к справочной странице.(этой)

Кнопка завершения работы.

Кнопка вызова функции поиска по тексту.

Кнопка переключения между полноэкранными оконным режимом просмотра.

Нажатие клавиши «PgUp» («PageUp») или показанных клавишсо стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотрупредыдущей страницы относительно просматриваемойв настоящий момент согласно порядку их расположенияв документе.

Нажатие комбинации клавиш «Alt»+«F4» на клавиатуре вызывает завершение работы программы просмотра документа(в локальной версии курса).

Нажатие левой клавиши «мыши» или вращение колёсика в направлении «от себя» вызывает переход к просмотру следующей страницы относительно просматриваемой в настоящий момент согласно порядку их расположения в документе.

Нажатие правой клавиши «мыши» или вращение колёсика в направлении «к себе» вызывает переход к просмотру предыдущейстраницы относительно просматриваемой в настоящий моментсогласно порядку их расположения в документе.

Нажатие клавиши «PgDn» («PageDown») или показанных клавиш со стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотруследующей страницы относительно просматриваемойв настоящий момент согласно порядку их расположенияв документе.

Возвратиз справки