Качествен и количествен анализ на инфо урока за кримските татари. Количествен и качествен анализ в аналитичната химия

аз. Още в хода на изследването може да се предположи за неговите резултати, но обикновено тези заключения се считат за предварителни и по-надеждни и солидни данни могат да бъдат получени само в резултат на внимателен анализ.

Анализът на данни в социалната работа е свързан с интегрирането на цялата събрана информация и привеждането й във форма, която е лесна за обяснение.

Методите за анализ на социалната информация могат условно да бъдат разделени на два големи класа в съответствие с формата, в която е представена тази информация:

– качествопромишлени методи фокусиран върху анализа на информацията, представена главно в глаголенформа.

– количественметоди са математически по природа и представляват техники за обработка дигиталенинформация.

Качественият анализ е предпоставка за прилагането на количествени методи, той е насочен към идентифициране на вътрешната структура на данните, тоест към изясняване на онези категории, които се използват за описване на изследваната сфера на реалността. На този етап се извършва окончателното определяне на параметрите (променливите), необходими за изчерпателно описание. Когато има ясни описателни категории, е лесно да се премине към най-простата процедура на измерване - броенето. Например, ако отделите група хора, които се нуждаят от определена помощ, тогава можете да преброите броя на тези хора в даден микрорайон.

При качествен анализ става необходимо да се произведе компресиране на даннисъвкупност,т.е. да получите данни в по-компактен вид.

Основният метод за компресиране на информация е кодиране процесът на анализиране на качествената информация, която включва избора на семантични сегментитекст или реално поведение, техните категоризация (именуване) иреорганизация.

За да направите това, намерете и маркирайте в самия текст ключдумите,тоест тези думи и изрази, които носят основното семантично натоварване, директно показват съдържанието на текста като цяло или негов отделен фрагмент. Използват се различни видове подчертаване: подчертаване с една или две линии, цветово кодиране, маркировки по полетата, които могат да бъдат както допълнителни икони, така и коментари. Например, можете да подчертаете онези фрагменти, в които клиентът говори за себе си. От друга страна, можете да отделите всичко, което се отнася до неговото здраве, можете да разделите онези проблеми, които клиентът е в състояние да реши сам, и онези проблеми, за чието решение се нуждае от външна помощ.

Фрагменти с подобно съдържание се маркират по същия начин. Това ги прави лесни за идентифициране и, ако е необходимо, сглобени заедно. След това избраните фрагменти се търсят под различни заглавия. Чрез анализиране на текста можете да сравните отделните му фрагменти един с друг, като идентифицирате приликите и разликите.

Така обработеният материал става лесно видим. Основните точки излизат на преден план, сякаш се извисяват над масата от детайли. Става възможно да се анализира връзката между тях, да се идентифицира тяхната обща структура и на тази основа да се изложат някои обяснителни хипотези.

Когато няколко обекта се изследват едновременно (поне два) и когато сравнението с цел откриване на прилики и разлики става основен метод за анализ, се прилага сравнителен методд... Броят на изследваните обекти тук е малък (най-често два или три), като всеки от тях се изследва достатъчно задълбочено и изчерпателно.

Необходимо е да се намери най-удобна за анализ форма на представяне на данните. Основната техника тук е схематизиране.Схемата винаги опростява реалните взаимоотношения, загрубява истинската картина. В този смисъл схематизирането на отношенията е същевременно и компресиране на информация. Но също така предполага намиране на визуална и лесно видима форма на представяне на информация. Тази цел се обслужва от консолидирането на данни в масиили диаграми.

За по-лесно сравнение материалът е сведен до маси... Общата структура на таблицата е следната: всяка клетка представлява пресечната точка на ред и колона. Таблицата е удобна с това, че може да включва както количествени, така и качествени данни. Смисълът на масата е, че можете да я огледате. Следователно, обикновено масата трябва да се побере на един лист. Основната таблица, използвана за анализ, често се рисува върху голям лист хартия. Но голяма маса винаги може да бъде разделена на няколко части, тоест да направите няколко таблици от нея. Най-често редът съответства на един случай, а колоните представляват различните му аспекти (характеристики).

Друга техника за кратко и визуално представяне на информацията е диаграми... Има различни видове диаграми, но почти всички те са структурни диаграми, в които елементите са изобразени с конвенционални форми (правоъгълници или овали), а връзките между тях са представени с линии или стрелки. Например, удобно е да използвате диаграма, за да представите структурата на всяка организация. Неговите елементи са хора или по-скоро позиции. Ако организацията е голяма, тогава като елементи се избират по-големи структурни елементи - подразделения. С помощта на диаграмата е лесно да се представи йерархията на отношенията (система на подчинение): висшите позиции са разположени на диаграмата по-горе, а младшите - отдолу. Линиите, свързващи елементите, показват точно кой на кого се отчита.

Диаграмите могат да се използват и за идентифициране на логическата структура на събитията или текста. В този случай, първо, семантичен анализи възлови събития или компоненти се картографират и след това се представят в графична форма, така че връзката между тях да стане възможно най-ясна. Ясно е, че схематизирането води до загрубяване на картината поради пропускане на много детайли. Информацията обаче се компресира, превръщайки я във форма, удобна за възприемане и запомняне.

По този начин основните техники на качествен анализ са кодирането и визуалното представяне на информацията.

II. Количественият анализ включва методи за статистическо описание на извадката и методи за статистически изводи (тестване на статистически хипотези).

Количествените (статистически) методи за анализ се използват широко в научните изследвания като цяло и в социални наукив частност. Социолозите използват статистически методи за обработка на резултатите от масови проучвания на общественото мнение. Психолозите използват апарата на математическата статистика за създаване на надеждни диагностични инструменти - тестове.

Всички методи за количествен анализ обикновено се разделят на две големи групи. Методи на статистическичието описаниеса насочени към получаване на количествена характеристика на данните, получени при конкретно изследване. Статистически методиоттегляневи позволяват правилно да разширите резултатите, получени в конкретно изследване, върху цялото явление като такова, за да направите общи заключения. Статистическите методи позволяват да се идентифицират стабилни тенденции и да се изградят на тази основа теории, предназначени да ги обяснят.

Науката винаги се занимава с многообразието на реалността, но тя вижда своята задача в откриването на реда на нещата, някаква стабилност в рамките на наблюдаваното разнообразие. Статистиката предоставя удобни техники за такъв анализ.

За да използвате статистиката, са необходими две основни условия:

а) необходимо е да има данни за група (извадка) хора;

б) тези данни трябва да бъдат представени във формализирана (кодифицирана) форма.

Необходимо е да се вземе предвид възможната грешка в извадката, тъй като за изследването се вземат само отделни респонденти, няма гаранция, че те са типични представители на социалната група като цяло. Грешката на извадката зависи от две точки: от размера на извадката и от степента на вариация на чертата, която представлява интерес за изследователя. Колкото по-голяма е извадката, толкова по-малко вероятно е в нея да бъдат включени лица с екстремни стойности на изследваната променлива. От друга страна, колкото по-малка е степента на вариация на даден признак, толкова по-близо всяка стойност обикновено ще бъде до истинската средна стойност. Познавайки размера на извадката и след като получихме мярка за дисперсията на наблюденията, е лесно да се изведе индикатор, наречен стандартна грешка на средната стойност.Той дава интервала, в който трябва да се намира истинската средна стойност на населението.

Статистическият извод е процес на проверка на хипотези. Освен това първоначално винаги се приема, че наблюдаваните разлики са случайни, тоест извадката принадлежи към една и съща генерална съвкупност. В статистиката това предположение се нарича нула giхипотеза.

Аналитичната химия е науката за методите за определяне на качествения и количествения състав на веществата и техните смеси чрез наличието и интензитета на аналитичен сигнал... Аналитичен сигнал може да бъде например образуването на утайка, промяна на цвета, появата на линия в спектъра. Появата на аналитичния сигнал обикновено се свързва с качественото откриване на компонента, а неговата стойност (интензитет) - с количественото съдържание. При повечето методи интензитетът на аналитичния сигнал е средният от измерванията. физическо количествофункционално свързани със съдържанието на компонента, който се определя.

Аналитичната химия развива теоретичните основи на химическия анализ. Терминът химичен анализ означава набор от действия, които са насочени към получаване на информация за химичния състав на даден обект.

Химическият анализ се разделя на качествен и количествен анализ. Предмет на качествения анализ е идентифицирането на компонентите и определянето на качествения състав на веществата или техните смеси.

Задачата на количествения анализ е да определи количественото съдържание съставни частивещества. Можем да кажем, че качественият анализ отговаря на въпроса - "какво?", а количественият - "колко?"

Изследвайки ново съединение, първо се определя от какви компоненти се състои и след това се намират техните количествени съотношения. Следователно качественият анализ предхожда количествения. Ако качественият анализ е известен, те незабавно пристъпват към качествения, като избират най-подходящия метод.

Трябва да се отбележи, че разделянето на качествен и количествен анализ е донякъде произволно. Чисто качественото откриване на вещества или елементи („открити“ или „неоткрити“) има смисъл само за общите характеристики на обекта на анализ, например, за да се реши дали има уран в дадена руда, живак във фармацевтичните продукти. Има определен праг на концентрации или количества, над които даден компонент може да бъде открит (ако е в обекта). Отговорът „не е намерен“ не означава, че този компонент изобщо не съществува в обекта, просто той не е открит от избрания метод. При определяне на следи от примеси, границата между качествен и количествен анализ понякога се изтрива.

Теоретичната основа на химическия анализ са редица физични и химични закони и преди всичко периодичен закон DI. Менделеев, както и основни теоретични положения обща химия: закон за масовото действие, теория електролитна дисоциация, химическо равновесиев хетерогенни системи, комплексообразуване, амфотерност, автопротолиза, редокс реакции и др.

Класификацията на видовете химически анализи може да се основава на различни принципи. И така, според естеството на анализираните вещества или частици, анализът е разделен на неорганичен, органичен, елементен, молекулен, материален, фазов и функционален. Можете да предложите и други класификации на видовете анализи: брутен - локален; разрушителен - неразрушителен; дискретно - непрекъснато. Според обема или масата на пробата се разграничават макро-, полумикро-, микро-, ултрамикро- и субмикроанализи.

За получаване на сигнал се използват различни видове химични реакции (киселинно-основни, редокс, комплексообразуване), различни процеси, например утаяване, както и различни химични, физични и дори биологични свойства на самите вещества или продуктите от техните реакции. използван. Следователно аналитичната химия има различни методи за решаване на своите проблеми: химични, физични, физикохимични и биологични.

При химическите методи за откриване сигналът, произтичащ от химическа реакция(утаяване, обезцветяване, отделяне на газ) се наблюдава главно визуално. Химичните процеси, използвани за аналитични цели, се наричат ​​аналитични реакции. При физическите методи обикновено се получава и записва аналитичен сигнал с помощта на специално оборудване. Това разделение е донякъде произволно: няма остра граница между методите на двете групи. Както при химичните, така и при физичните методи, качественото и количественото определяне на съставните части на анализирания материал се основава на наблюдение и измерване на всяко физическо свойство на системата (електрическа проводимост, плътност, маса, обем, интензитет на цвета и др.). Но във физическите методи химичните реакции не се извършват, а незабавно измерват свойствата на материала. При физикохимичните методи предварително се провежда химична реакция или се наблюдава нейният ход с помощта на устройство, което регистрира физическо свойство.

Често физически и физикохимични методиобединете ги наричайки инструментални.

Много химически методи са станали класически и добре доказани. Те обаче не винаги удовлетворяват съвременни изисквания, особено при проверка на чистотата на дадено вещество (например германият е подходящ за полупроводници, ако няма повече от един примесен атом - фосфор, арсен, антимон - на 10 милиона от атомите му). Повечето химични методи не са достатъчно чувствителни за откриване или количествено определяне на такива примеси. Тези изисквания до голяма степен се задоволяват от някои инструментални методи. Освен с висока чувствителност, тези методи се характеризират с висока степен на детерминация (експресивност), която е важна при контрола на технологичните процеси и екологичната ситуация. Въпреки това, повечето инструментални методи са по-малко точни от химическите.

Анализът на дадено вещество може да се извърши, за да се установи неговият качествен или количествен състав. В съответствие с това се прави разлика между качествен и количествен анализ.

Качественият анализ дава възможност да се установи от кои химични елементи се състои анализираното вещество и кои йони, групи от атоми или молекули са включени в неговия състав. При изследване на състава на неизвестно вещество, качествен анализ винаги предхожда количествения, тъй като изборът на метод за количествено определяне на съставните части на аналита зависи от данните, получени по време на неговия качествен анализ.

Качественият химичен анализ се основава най-вече на превръщането на аналита в някакво ново съединение, "притежаващо характерни свойства: цвят, определено агрегатно състояние, кристална или аморфна структура, специфична миризма и т. н. Химичната трансформация, която настъпва в този случай, се нарича качествена аналитична реакция, а веществата, предизвикващи това преобразуване, се наричат ​​реагенти (реактиви).

Например, за да се отворят β-йони в разтвор, анализираният разтвор първо се подкиселява със солна киселина и след това се добавя разтвор на калиев хексацианоферат (II). В присъствието на синя утайка от железен хексацианоферат (II) (пруско синьо):

Друг пример за качествен химичен анализ е откриването на амониеви соли чрез нагряване на аналита с воден разтвор на натриев хидроксид. Амониеви йони в присъствието на β-йони образуват амоняк, който се разпознава по миризмата или по синьото обезцветяване на мокра червена лакмусова хартия:

В дадените примери разтворите на калиев хексацианоферат (II) и натриев хидроксид са съответно реагенти за и -йони.

Когато се анализира смес от няколко вещества със сходни химични свойства, те предварително се разделят и едва след това се провеждат характерни реакции за отделни вещества (или йони), следователно, качествен анализ обхваща не само отделни реакции за откриване на йони, но и методи за раздялата им.

Количественият анализ ви позволява да установите количествени съотношения на съставните части на дадено съединение или смес от вещества. За разлика от качествения анализ, количественият анализ дава възможност да се определи съдържанието на отделни компоненти на аналита или общото съдържание на аналита в изпитвания продукт.

Методите за качествен и количествен анализ, които позволяват да се определи съдържанието на отделни елементи в аналита, се наричат ​​елементен анализ; функционални групи - функционален анализ; отделни химични съединения, характеризиращи се с определено молекулно тегло - молекулен анализ.

Набор от различни химични, физични и физикохимични методи за разделяне и определяне на отделни структурни (фазови) компоненти на хетерогенни! системи, различни по свойства и физическа структураи ограничени един от друг с интерфейси се нарича фазов анализ.

Предмет и задачи на аналитичната химия.

Аналитична химиянаречена наука за методите за качествено и количествено изследване на състава на веществата (или смеси от тях). Задачата на аналитичната химия е да развие теорията на химичните и физикохимичните методи за анализ и операции в научните изследвания.

Аналитичната химия се състои от два основни раздела: качествен анализ се състои в "отваряне", т.е. откриване на отделни елементи (или йони), които съставляват аналита. Количествен анализ е да се определи количественото съдържание на отделните компоненти сложно вещество.

Практическото значение на аналитичната химия е голямо. С помощта на химични методи. анализ, законите са отворени: определят се постоянството на композицията, множество отношения атомни масиса установени елементи, химични еквиваленти, формули на много съединения.

Аналитичната химия допринася за развитието на природните науки – геохимия, геология, минералогия, физика, биология, технологични дисциплини, медицина. Химическият анализ е в основата на съвременния химичен и технологичен контрол на всички индустрии, в които се анализират суровини, продукти и производствени отпадъци. Въз основа на резултатите от анализа те преценяват протичането на технологичния процес и качеството на продуктите. Химическите и физикохимичните методи за анализ са в основата на създаването на държавен стандарт за всички произведени продукти.

Ролята на аналитичната химия в организацията на мониторинга е голяма заобикаляща среда... Това е мониторинг на замърсяването на повърхностните води, почвите с ТМ, пестициди, нефтопродукти, радионуклиди. Една от задачите на мониторинга е да се създадат критерии, които определят границите на възможните екологични щети. Например ПДК - максимално допустима концентрация- това е такава концентрация, при излагане на човешкото тяло, периодично или през целия живот, пряко или непряко чрез екологични системи, няма заболявания или промени в здравословното състояние, които да бъдат открити съвременни методиведнага или в далечни планове на живота. За всеки хим. веществото има своя собствена MPC стойност.

Класификация на методите за качествен анализ.

Изследвайки ново съединение, на първо място, те определят от какви елементи (или йони) се състои то, а след това и количествените отношения, в които се намират. Следователно качественият анализ обикновено предхожда количествения анализ.

Всички аналитични методи се основават на получаване и измерване аналитичен сигнал, тези. всяка проява на химически или физични свойствавещество, което може да се използва за установяване на качествения състав на анализирания обект или за количествено определяне на компонентите, които съдържа. Анализираният обект може да бъде индивидуална връзка във всяко агрегатно състояние. смес от съединения, природен обект (почва, руда, минерал, въздух, вода), промишлени продукти и храни. Преди анализа се извършва вземане на проби, смилане, пресяване, осредняване и др. Извиква се обектът, подготвен за анализ проба или проба.

Методът се избира в зависимост от задачата. Аналитични методикачественият анализ по начин на изпълнение се разделя на: 1) анализ "сух" и 2) анализ "мокър".

Сух анализ извършено с твърди вещества. Разделя се на пирохимични и смилане.

Пирохимичен (Гръцки - огън) тип анализ се извършва чрез нагряване на тестовата проба в пламъка на газова или алкохолна горелка, извършва се по два начина: получаване на цветни "перли" или оцветяване на пламъка на горелката.

1. "Перли"(френски – перли) се образуват при разтваряне в стопилка на соли NaNH 4 PO 4 ∙ 4 H 2 O, Na 2 B 4 O 7 ∙ 10 H 2 O – боракс) или метални оксиди. Наблюдавайки цвета на получените перли "очила" установяват наличието на определени елементи в пробата. Така, например, хромовите съединения правят перлено зелено, кобалтът - син, манганът - виолетово-аметист и т.н.

2. Оцветяване на пламък- летливите соли на много метали, когато се вкарат в несветещата част на пламъка, я боядисват в различни цветове, например натрий - наситено жълт, калий - лилав, барий - зелен, калций - червен и др. Тези видове анализи се използват при предварителни тестове и като „бърз” метод.

Анализ на триене. (1898. Флавицки). Тестовата проба се смила в порцеланов хаван с равно количество твърд реагент. Цветът на полученото съединение се преценява по наличието на определения йон. Методът се използва при предварителни изпитвания и „експресни” анализи в полето за анализ на руди и минерали.

2.Мокър анализ е анализ на проба, разтворена в разтворител. Най-често използваният разтворител е вода, киселини или основи.

Според метода на провеждане методите за качествен анализ се делят на дробни и систематични. Метод на фракционен анализ- Това е определянето на йони с помощта на специфични реакции в произволна последователност. Използва се в агрохимически, фабрични и хранителни лаборатории, когато е известен съставът на тестовата проба и се изисква само да се провери отсъствието на примеси или да се направят предварителни тестове. Систематичен анализ -това е анализ в строго определена последователност, при която всеки йон се открива само след като интерфериращите йони са открити и отстранени.

В зависимост от количеството вещество, взето за анализ, както и от техниката на извършване на операциите, методите се разделят на:

- макроанализ -извършва се в относително големи количества от веществото (1-10 g). Анализът се извършва във водни разтвори и в епруветки.

-микроанализ -изследва много малки количества от вещество (0,05 - 0,5 g). Извършва се или върху лента хартия, часовниково стъкло с капка разтвор (анализ на капки) или върху предметно стъкло в капка разтвор, получават се кристали, според формата на които веществото е поставено под микроскоп (микрокристалоскопичен).

Основни понятия на аналитичната химия.

Аналитични реакции - това са реакции, придружени от ясно видим външен ефект:

1) утаяване или разтваряне на утайката;

2) промяна в цвета на разтвора;

3) отделяне на газ.

Освен това към аналитичните реакции се налагат още две изисквания: необратимост и достатъчна скорост на реакцията.

Веществата, под въздействието на които протичат аналитични реакции, се наричат реактиви или реактиви.Всички хим. Реагентите са разделени на групи:

1) от химичен състав(карбонати, хидроксиди, сулфиди и др.)

2) според степента на пречистване на основния компонент.

Условия за извършване на хим. анализ:

1. Реакционна среда

2. Температура

3. Концентрация на определения йон.

сряда.Кисело, алкално, неутрално.

температура.Най-химични. Реакциите се извършват при стайни условия "на студено", или понякога се изисква охлаждане под кран. Много реакции протичат при нагряване.

Концентрацияе количеството вещество, което се съдържа в определено тегло или обемно количество от разтвор. Реакция и реагент, способни да предизвикат забележим външен ефект, присъщ на нея дори при незначителна концентрация на аналита, се наричат чувствителен.

Чувствителността на аналитичните реакции се характеризира с:

1) ограничаващо разреждане;

2) ограничаваща концентрация;

3) минималния обем на изключително разредения разтвор;

4) граница на откриване (отворен минимум);

5) индикатор за чувствителност.

Ограничаващо разреждане Vlim -максималният обем на разтвора, в който може да бъде намерен един грам от дадено вещество (при повече от 50 експеримента от 100 експеримента) с помощта на дадена аналитична реакция. Пределното разреждане се изразява в ml/g.

Например, когато медните йони реагират с амоняк във воден разтвор

Cu 2+ + 4NH 3 = 2+ ярко син комплекс

Пределното разреждане на медния йон е (Vlim = 2,5 · 10 5 mg / l), т.е. медните йони могат да бъдат открити чрез тази реакция в разтвор, съдържащ 1 g мед в 250 000 ml вода. В разтвор, съдържащ по-малко от 1 g мед (II) в 250 000 ml вода, е невъзможно да се открият тези катиони чрез горната реакция.

Гранична концентрация Сlim (Cmin) -най-ниската концентрация, при която даден аналит може да бъде открит в разтвор чрез дадена аналитична реакция. Изразено в g/ml.

Граничната концентрация и граничното разреждане са свързани със съотношението: Сlim = 1 / V lim

Например, калиеви йони във воден разтвор се отварят с натриев хексанитрокобалтат (III)

2K + + Na 3 [Co (NO 2) 6] ® NaK 2 [Co (NO 2) 6] ¯ + 2Na +

Пределната концентрация на К + йони в тази аналитична реакция е равна на C lim = 10 -5 g / ml, т.е. калиевият йон не може да се отвори чрез посочената реакция, ако съдържанието му е по-малко от 10 -5 g в 1 ml от анализирания разтвор.

Минималният обем на изключително разредения разтвор Vmin- най-малкият обем на анализирания разтвор, необходим за откриването на веществото, което ще бъде открито чрез тази аналитична реакция. Изразено в мл.

Граница на откриване (отваряем минимум) m- най-малката маса на аналита, недвусмислено открита от дадения AN. реакция в минималния обем на изключително разреден разтвор. Изразено в μg (1 μg = 10 -6 g).

m = C lim V min × 10 6 = V min × 10 6 / V lim

Индекс на чувствителностсе определя аналитичният отговор

pС lim = - lg C lim = - lg (1 / Vlim) = lg V lim

Ан. реакцията е толкова по-чувствителна, колкото по-малък е нейният отворен минимум, минималният обем на изключително разредения разтвор и толкова по-голямо е граничното разреждане.

Граничната стойност на откриване зависи от:

1. Концентрации на тестовия разтвор и реактива.

2. Продължителността на курса на ан. реакции.

3. Начин на наблюдение на външния ефект (визуално или с помощта на устройство)

4. Спазване на условията за изпълнение на ан. Реакции (t, pH, количество на реагента, неговата чистота)

5. Наличие и отстраняване на примеси, чужди йони

6. Индивидуални характеристики на химик-аналитик (точност, зрителна острота, способност за различаване на цветовете).

Видове аналитични реакции (реактиви):

Специфичен- реакции, които позволяват определянето на даден йон или вещества в присъствието на всякакви други йони или вещества.

Например: NH4 + + OH - = NH 3 (миризма) + H 2 O

Fe 3+ + CNS - = Fe (CNS) 3 ¯

кърваво червено

Селективни- реакциите правят възможно селективното отваряне на няколко йона наведнъж със същия външен ефект.Колкото по-малко йони отваря даден реагент, толкова по-висока е неговата селективност.

Например:

NH4 + + Na3 = NH4Na

K + + Na 3 = NaK 2

Групови реакции (реактиви)ви позволяват да откриете цяла група йони или някакъв вид съединения.

Например: катиони от група II - групов реагент (NH4) 2CO3

CaCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = CaCO 3 + 2 NH 4 CI

BaCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = BaCO 3 + 2 NH 4 CI

SrCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = SrCO 3 + 2 NH 4 CI

Курсова работа

Методи за качествен и количествен анализ. Метод за определяне на катиона Cu2+

Уралск-2013

Въведение

Качествен анализ

1 „Сух” метод за анализ

2 „Мокър” метод за анализ

Количествен анализ

3 Редокс титруване. йодометрия

Разделяне на предложената смес

Методи и процедура за определяне на Cu2+ катион

1 Обща характеристика на катиони от V аналитна група

Заключение

разделяне на пречистване на смес от катиони

Въведение

Цел срочна писмена работа- изследване на методите за разделяне на смеси, разглеждане на методи за качествен и количествен анализ.

В съответствие с тази цел се решават следните задачи: да се определят методите за качествен и количествен анализ, да се разгледат методи и методи за определяне на катиона Cu2 +, да се анализират свойствата на веществата в предложената смес, да се идентифицира методът на пречистване и откриване на предложения катион

Предмет на изследване - методи за анализ на смеси от катиони

Обект на изследване в тази работа е катионът Cu2+.

Уместността на работата. Основната практическа задача на аналитичната химия е да определи състава на веществата и техните смеси. Познаването на теорията и методите за извършване на химичен анализ, познаването на химичните методи за анализ е необходимо за контрол на суровини, полуфабрикати и готови продукти в химическата и фармацевтичната промишленост.

Задачата на качествения анализ е да установи състава на дадено вещество, тоест да разбере от кои атоми, молекули, йони и т.н. веществото се състои. Качественият анализ може да се извърши чрез химични, физикохимични и физически методи.

Химическите методи се основават на използването на аналитични реакции, провеждани с аналит с помощта на реагенти. Аналитичната реакция трябва да бъде придружена от такива промени в системата, които могат да бъдат записани визуално или с помощта на едно или друго устройство. Ако промяна, въз основа на която може да се заключи, че в аналита присъстват определени компоненти, се забележи визуално, тогава съответният метод принадлежи към класическия химичен метод.

Качественият анализ може да се извърши без помощта на аналитична реакция, а чрез извършване на определени физически операции. Съответните методи са физически. Тъй като при анализа чрез физикохимични и физични методи се използват специални инструменти, тези методи често се наричат ​​инструментални.

Количественият анализ дава възможност да се установи елементния и молекулен състав на изследвания обект или съдържанието на отделните му компоненти.

В зависимост от обекта на изследване се разграничават неорганични и органични анализи. От своя страна те са разделени на елементен анализ, чиято задача е да установи количеството елементи (йони) в анализирания обект, на молекулярни и функционални анализи, които дават отговор за количественото съдържание на радикали, съединения, а също и функционални групи от атоми в анализирания обект.

1. Качествен анализ

Анализираната проба в повечето случаи съдържа няколко компонента в различни пропорции. За отделяне и концентриране на компонентите на анализираната смес се използват методи на утаяване, съутаяване, екстракция, хроматография, електролиза, електрофореза, дестилация, сублимация, зоново топене, флотация и др. Повечето методи за разделяне се основават на принципа на селективно разпределение на компонентите на пробата между две разделителни фази. Компонентът на пробата, който трябва да се отвори, се прехвърля, ако е възможно, изцяло в една от фазите.

За анализа на сложни многокомпонентни смеси се използва методът на последователно разделяне с помощта на групови реагенти от малки групи йони. По-нататъшен анализ на тези групи се извършва по фракционния метод и при необходимост се използва допълнително разделяне във всяка група. Строгата последователност на разделяне на групи с помощта на групови реагенти се нарича систематичен анализ. Групи от йони, които се разделят последователно в систематичен ход на анализ, се наричат ​​аналитични групи. Те формират основата за аналитичната класификация на йоните. За различните схеми на систематичен анализ съставът на аналитичните групи е различен, зависи от използваните групови реагенти и условията на отлагане. Така на практика за анализа на смеси от елементи се използва комбинация от дробен и систематичен анализ.

Има няколко схеми за систематичен анализ на смеси от йони. При тях най-широко се използва утаяването за целите на разделяне, последвано от екстракция и разпределение (хартия) и йонообменна хроматография. Преди систематичен анализ обикновено се извършват предварителни фракционни реакционни тестове. Техните резултати, заедно с други данни за свойствата и предвидения състав на пробата, помагат да се избере една или друга схема за систематичен ход на анализа.

Качественият анализ ви позволява да определите кои елементи, молекули са включени в анализираната проба или кои отсъстват. Анализът не го прави органична материяобикновено се занимават с водни разтвори на соли, киселини и основи, в разтвори на които те се дисоциират на йони. Следователно, реакциите протичат между свободните йони и не се отварят директно елементите, а образуваните от тях йони (катиони и аниони). Например, за да се отвори хлор в HCI или в хлоридни разтвори, те се въздействат с разтвор на AgNO3. В същото време изпада характерна бяла утайка от AgCI:

Същността на разглежданата реакция е взаимодействието на Ag + и Cl- йони в разтвора. Но ако хлорът присъства под формата на ClO3 - хлоратният йон - или под формата на недисоциирани молекули на хлороформ CHCl3, тогава тази реакция няма да се осъществи. Следователно е ясно, че използвайки тази реакция, ние откриваме не хлорния елемент, а Cl-йона. Ако даден елемент образува йони с различна валентност, тогава всеки от тях се характеризира със свои собствени реакции.

Следователно качественият анализ на неорганичните вещества се подразделя на анализ на катиони и анализ на аниони на сложно вещество.

В химическия качествен анализ се използват два вида реакции:

· реакции на откриване (откриване на йони);

· реакции на йонно разделяне.

Реакциите на откриване - аналитичен сигнал - трябва да бъдат придружени от визуален ефект:

· утаяване на утайка с определен цвят и структура;

· промяна в цвета на разтвора;

· Отделяне на газ;

· изчезване на цвета;

· разтваряне на утайката.

По този начин тези знаци се използват за преценка за наличието или отсъствието на йон.

Реакциите на разделяне се използват при систематичен анализ, когато наличието на едни йони пречи на откриването на други йони, докато се използват реагенти, които могат да отделят един или повече йони: под формата на утайка; чрез разтваряне на утайката.

Изисквания за разделяне:

· реакциите трябва да са бързи;

· продуктите трябва да имат ниска разтворимост за пълно утаяване;

· получените утайки трябва да имат кристална структура.

Методи за извършване на аналитични реакции

В някои случаи веществата се анализират сухи, т.е. без да се прехвърлят в разтвор, а в други случаи - по мокър метод.

1 „Сух” метод за анализ

При извършване на анализа по "сух" метод изследваните вещества и реактиви са в твърдо състояние. Повечето от тези определения са свързани с нагряване и образуват група от пирохимични методи за анализ. Те включват метода за боядисване на пламъка, метода за боядисване на "перли" от боракс, сода и други съединения, метода на нагряване в нажежаема тръба и др. Методът за смилане на прахове се нарича още "сухи" методи на анализ.

При провеждане на реакции по сух начин, веществата се приемат в твърда форма и обикновено се нагряват до висока температура... Аналитичният сигнал е:

· оцветяване на пламъка с летливи соли на някои метали – въз основа на способността на определени елементи и техните съединения (алкални, алкалоземни метали, мед, бор и др.) да боядисват пламъка в определен цвят. Например: натрият е жълт, калият е лилав, калцийът е тухлен червен, стронцийът е карминово червен, барият е жълтеникавозелен, медът е яркозелен. Изследването за наличието на йон се извършва с помощта на внимателно почистена платинена или нихромова тел, единият край на която е разтопен в стъклена тръба с малък диаметър, а другият е огънат в малка бримка (ушко). Езикът на светещия проводник се въвежда в аналита и след това се въвежда в най-горещата част на газовата горелка.

· образуването на цветни перли (очила). Някои вещества при разтопяване с натриев тетраборат Na2B4O7?10H2O, "фосфатна сол" NaNH4HPO4?4H2O и други съединения дават цветни стъкла - "перли". За да се получи "перлата" на боракса, ухото на нажежен платинен проводник се въвежда в твърд боракс, нагрява се в пламъка на горелката до спиране на подуването, охлажда се и, докосвайки получената "перла" на аналита, ухото на жицата отново се въвежда в пламъка на горелката и след това се охлажда. Перленият цвят се използва, за да се прецени наличието на този или онзи елемент. Ако веществото изобщо не сублимира, в състава му няма летливи компоненти. За наличието на определени съединения може да се съди по цвета на сублимата. И така, амониеви соли, хлорид и бромид на живак, оксиди на арсен и антимон дават бял сублимат, серни съединения на живак и арсен, живачен йодид, сяра - жълт сублимат; други съединения на живак, арсен, йодиди - сива или черна сублимация. Наред със сублимацията по време на нагряване може да настъпи отделяне на различни газове и пари, което ще предостави информация за качествения състав на веществото. Например, кислородът се освобождава, ако в анализираната проба присъстват перманганати, нитрати, пероксиди и др.; въглероден оксид (IV) CO2 се отделя по време на разлагането на карбонатите; азотни оксиди - по време на разлагането на нитрати и нитрити; водна пара - при разлагането на кристални хидрати, хидроксиди, органични съединения и др. Нагревателната тръба е епруветка от огнеупорно стъкло или кварц с дължина 5-6 см и диаметър 0,5 см. В епруветката се излива малко количество от аналита, бавно и внимателно се нагрява в пламъка на горелката и се наблюдава явлението.

· Метод на прахово смилане. Наличието на йони на един или друг елемент се открива чрез образуването на съединения с характерен цвят или мирис. Така че, когато се смила смес от амониев тиоцианат NH4NCS или калиев тиоцианат KNCS с Fe3 + соли, се появява червено-кафяв цвят и син със соли на Co2 +. Смилането се извършва в порцеланов хаван или върху специална порцеланова чиния.

Всички "сухи" методи за анализ се използват само за спомагателни или тестови дефиниции.

2 „Мокър” метод за анализ

При мокрия анализ изпитваното вещество се прехвърля в разтвор с помощта на дестилирана вода, минерални киселини, воден разтвор на амоняк, силна основа, някои органични разтворители и др., и разтворът се анализира. Следователно механизмът на протичащите реакции може да бъде представен само чрез йонното уравнение. Например за реакцията Pb (NO3) 2 + 2KI? PbI2? + 2KNO3, уравнението в йонна форма е:

Pb2 + + 2I-? PbI2 ?.

От йонното уравнение може да се види, че утайката PbI2 се образува от взаимодействието на Pb2 + катионите и I- анионите. Един и същ елемент може да съществува в разтвори под формата на различни йони:

Fe3 + - Fe2 +; Zn2 + - ZnO22 -; + - MnO4- - MnO42 -; + - SnO22- - SnO32- и др.

Всеки от тези йони има свои собствени характерни реакции. Реакциите се провеждат по "мокрия" метод в химически или центрофужни епруветки и върху филтърна хартия.

Класификация на методите по количество вещество

В зависимост от масата на аналита и обема на разтворите, методите за анализ се разделят на макро-, полумикро-, микро-, ултрамикро-, субмикро- и субултрамикрометоди. Съответно се отличава и техниката на извършване на отделни операции.

Най-широко използваният анализ е полумикрометодът с елементи на микроанализа. Този метод има редица предимства: за провеждане на реакцията се изразходва малко количество аналит и реагенти; времето, прекарано за анализа, се намалява чрез замяна на филтрирането на утайките чрез центрофугиране; Рязко се намалява емисиите на вредни газообразни вещества, като по този начин се подобряват санитарните и хигиенните условия на работа.

3 Микрокристалоскопски метод за анализ

Кристали с характерна форма се получават чрез вкарване на капка разтвор или кристал от реактив в капка от изследвано вещество, поставена върху предметно стъкло. При изпаряване на водата по периметъра на капката се появяват кристали от реакционния продукт с характерна форма, които се изследват под микроскоп.

При провеждане на аналитична реакция е необходимо да се създаде определени условия, в зависимост от свойствата на получените продукти, тъй като в противен случай резултатът от реакцията ще бъде ненадежден. Тези условия включват:

) pH на разтвора - подходящата среда - това е едно от най-важните условия за реакцията, което при необходимост се създава чрез добавяне на киселина или алкали към разтвора. Киселина или алкали се добавят на капки към анализирания разтвор до желаната стойност на pH, като непрекъснато се проверява цветовата скала на универсалния индикатор;

) температура - за да се получи аналитичен сигнал, трябва да се проведат някои реакции при нагряване на водна баня или пламъка на алкохолна лампа, тъй като на студено или при стайна температуране минават;

) концентрация - тя трябва да бъде достатъчно голяма, в противен случай при ниски стойности на концентрацията реакцията престава да се развива. Причината за спазване на условието за достатъчна концентрация: всяко вещество може да се утаи само когато се образува в разтвор в концентрация, която надвишава неговата разтворимост при тези условия. Ако веществото е много трудно за разтваряне, то се утаява дори при много ниска концентрация на открития йон: съответната реакция се нарича чувствителна. И със значителна разтворимост на полученото съединение, реакцията не е много чувствителна и е успешна само при откриване на висока концентрация на йона. Същото важи и за реакции, придружени от промяна на цвета.

Количествено, чувствителността на реакциите се характеризира с взаимосвързани показатели: минимално отваряне и ограничаващо разреждане. Минимумът за отваряне е най-малкото количество вещество или йон, което може да се отвори чрез дадена реакция, изразено в микрограмове (m) (10-6 g). Отвореният минимум не характеризира напълно чувствителността на реакцията, т.к важно е не само абсолютното количество, но и концентрацията на съответното вещество или йон в разтвора. Следователно е посочено и граничното разреждане, което характеризира най-ниската концентрация на вещество (йон), при която то може да бъде открито. Пределното разреждане се изразява като съотношение на теглото на веществото към теглото на разтвора (G).

Има съотношение между минимума на отваряне m (изразено в микрограми) и граничното разреждане (G)

където V е обемът на разтвора, ml.

Чувствителността на реакциите, използвани за отваряне на един и същ йон, е различна.

Например за Cu2 + йона:

Реагент Образувано съединение Реакционен ефект Минимум на отваряне, mg Гранично разреждане 1: G1. HCI H Зелен цвят на разтвор 11: 500002. NH3СI2 Син цвят на разтвора 0,2 0,21: 2500003. Cu2K4 Кафяв цвят на разтвора/утайката 0,021: 2500000

Така най-чувствителна е реакция №3 с К4, която позволява да се открие 50 пъти по-малко мед в разтвор, отколкото при действието на HCI и 10 пъти по-малко, отколкото при действието на NH3.

4 Фракционен и систематичен анализ

Има два метода за извършване на качествен анализ на смес от катиони и аниони.

Фракционният анализ (метод) се състои във факта, че анализираният разтвор се разделя на голям брой порции и във всяка от тях се откриват отделни йони чрез специфични реакции. Специфична реакция към даден йон е реакцията, която позволява той да бъде отворен в смес с други йони със специфични реагенти. Предимството на метода е бързината на анализа. По този начин обаче могат да бъдат открити само няколко йона, тъй като броят на специфичните реакции е малък. Често в разтвора присъстват йони, които пречат на определянето. Ако ефектът на тези йони е трудно да се елиминира, тогава се използва систематичен или последователен анализ.

В хода на систематичен анализ се наблюдава определена последователност на откриване на желаните йони. В този случай, наред с реакциите на отваряне на отделни йони, трябва да се прибегне до реакциите на отделянето им един от друг чрез групови реагенти. Редът на разделяне на йони от групови реагенти трябва да се извършва в определена последователност, която не трябва да се нарушава. При систематичния ход на анализа йоните се изолират от сложна смес не един по един, а в цели групи, като се използва същото съотношение между тях спрямо действието на груповите реагенти.

Методология за извършване на основните операции на полумикроанализа

Много аналитични реакции се основават на реакцията на утаяване. Съответният реагент се добавя на капки към анализирания разтвор в конична епруветка. При утаяване е необходимо разтворът да се разбърква. След образуването на валежите е необходимо да се провери пълнотата на валежите. За да направите това, след като течността над утайката стане прозрачна, добавете още една капка от утайката. Ако в разтвора не се появи мътност, се постига пълнота на утаяването. Ако не, добавете още няколко капки от утаителя. Ако е необходимо да се загрее разтворът за утаяване, тогава тръбите се поставят във водна баня. Центрофугирането се използва за отделяне на утайките от разтворите при качествен анализ. Следователно анализът се извършва в конични центрофужни епруветки. След края на центрофугирането на дъното на епруветката остава плътна утайка, докато центрофугатът (супернатантът) се избистря и лесно се отделя от утайката с пипета или дренаж. Ако утайката се анализира, тогава преди разтваряне тя се промива 2-3 пъти с малко количество дестилирана вода, като всеки път филтратът се отделя чрез центрофугиране. За да се намали разтворимостта на утайките, към водата за измиване се добавят няколко капки утаител. Разтварянето на утайките се извършва чрез бавно (на капки) добавяне на разтворителя към утайката при едновременно разбъркване със стъклена пръчка. Ако е необходимо, сместа се загрява на водна баня.

5 Методи за разделяне на смеси от катиони

Използването на различни групови реагенти направи възможно разработването на различни аналитични класификации на катиони (и аниони). Най-разпространени са сулфидните, киселинно-основните и амонячно-фосфатните класификации.

Сулфидна класификация, предложена още през 1871 г. от N.A. Меншуткин и оттогава многократно е претърпял различни промени и се е усъвършенствал чрез използването на нови реактиви и експериментални техники. Методът за анализ на сероводород, базиран на класификацията на сулфида, има два основни недостатъка: токсичността на сероводорода изисква специално оборудвани химически лаборатории; анализът отнема много време.

Схеми за качествен химичен анализ с използване на H2S

Класическа сероводородна (сулфидна) схема на разделяне на катиони в групи

Група № Катиони Група реагент Образувани съединения Забележка II+, Na+, , K +, Rb +, Cs +, Mg2 + Без катиони в амониев буферен разтвор предварително отворен IICa2 +, Sr2 +, Ba2 +, Ra2 + (NH4) 2CO3 в амониев буфер p-rheOs. карбонати при натоварване IIIBe2 +, Zn2 +, Al3 +, Y3 +, Sc3 +, лантаноиди, актиниди, Ga3 +, In3 +, Tl3 +, Ti (IV), Zr (IV), Hf (IV), Th4 +, V ( V), Nb (V), Ta (V), Cr3 +, U (VI), U (IV), Mn2 +, Fe (II), Fe (III), Co2 +, Ni2 + (NH4) 2S в амоний буфер p-rheOs. сулфиди и хидроксиди разтвор на неутрален NH4OH (без ) насища газа. H2S (или добавен разтвор на H2S в ацетон). В присъствието (, F ?, ), II групата също се утаява, поради което те са предварително разделени. може да се отстрани с йони Fe3 + в ацетатен буфер, с Zr (IV) йони, Ti (IV) - в солна киселина, Sn (IV) - в р-азотна киселина IVAu3 +, Ag +, Bi3 +, Cd2 +, Cu2 +, Cu +, Hg2 +, Os (VII), Pb2 +, Pd (II), Pd (IV), Rh (III), Ru (III) H2S при рН? 0,5Os. сулфидите от групи IV и V, след действието на (NH4) 2S2 - утайка от сулфиди от група IV In3 +, Zn2 + се утаяват частично. Йони Pb2 + (не напълно), Ag +, разделени преди обсадата. H2S под формата на хлориди в неразтворима оса. при добавяне. HCl към оригиналната проба VAs (III, V), Ge (IV), Mo (VI), Re (VII), Sb (III, V), Se (IV), Sn (II, IV), Te (IV) (NH4) 2S2 действат върху утайката от сулфиди от групи IV и V Разтвор на тиосоли от група V при ниска топлина частично пада W (V), V (III), Au (III), Ir (III, IV), Pt (IV)

Класическият сероводороден метод се основава на разделянето на най-често срещаните метални съединения на 5 аналитични групи в зависимост от отлагането на катиони от един или друг общ реагент. Освен това за I групата катиони (K +, Na +, NH +) няма общ реагент. Повечето от солите на тези метали са разтворими. Катиони от група II (Mg2 +, Ca2 +, Ba2 +, Sr2 +) се утаяват, за разлика от съединенията от аналитична група I, под формата на карбонати и фосфати и не се утаяват, за разлика от катиони от групи III, IV, и V, под формата на сулфиди.

Общият реагент за катиони от III аналитична група (Mn2 +, Cr3 +, Zn2 +, Al3 +, Fe3 +, Ni2 +, Co2 +, T13 +) е амониев сулфид или сероводород в алкална (NH4OH) среда, и за група IV (Cu2 +, Cd2 +, Ag +, Bi3 +, Hg2 +, Pb2 +) и група V (As3 +, Sb3 +, Sn2 +) - сероводород в кисела среда. В този случай сулфидите от V аналитична група, за разлика от сулфидите от IV аналитична група, се разтварят в амониевия полисулфид.

След разделянето на катиони в групи се извършва по-нататъшно разделяне на катиони и тяхното качествено откриване е вече в рамките на определена аналитична група.

Основните недостатъци на сероводородния метод от гледна точка на токсикологичната химия са: 1) несъвършенство при утаяването и отделянето на катиони; 2) продължителността на анализа; 3) токсичност на газообразния сероводород и 4) невъзможност за комбиниране на качествен и количествен анализ при изследване на една проба от обекта. По правило след качествен анализ е необходимо да се изследва нова част от обекта, за да се определи количествено намерения елемент.

Несъвършенството на утаяването и отделянето със сероводород се свързва преди всичко с различната степен на разтворимост на металните сулфиди. Продуктите на разтворимостта на сулфидите варират в много широк диапазон.

Продуктите на разтворимостта на сулфидите на катиони се колебаят не само при преминаване от един катион към друг, те не винаги са стабилни дори за един и същ катион. Например, продуктът на разтворимост на телесния MPB е 1-10 15, а този на зелен MPB е 6,2-10 22. Първата модификация се получава чрез насищане на разтвора на Mn2 + сол в студа, втората - при нагряване .

Продуктите на разтворимостта на сулфидите също се колебаят в зависимост от условията на тяхното образуване: рН на средата, температурата на разтвора, скоростта и продължителността на насищане на разтвора с газообразен сероводород и други фактори.

При анализа по схемата на сероводород, елементите често се изолират предварително от аналита под формата на летливи съединения с помощта на реагентите, посочени в скоби: Si (HF); Se, As, Ge (HBr + Br2); Os (HNO3); Ru (HClO4); Re (H2SO4), както и група благородни метали: Au, Ag, Pt, Pd (Ir, Rh, Hg не са напълно изолирани).

Утаяването се извършва от горещ разтвор, насищайки го с газообразен H2S, поддържан при 70-90 ° От 10-15 минути охладете и наситете отново с H2S, затворете съда и оставете за 15 минути. В присъствието на молибден, след преминаване през H2S, се добавя малко H2O2 и отново се насища с H2S.

V група се изолира от смес от сулфиди чрез действието на излишък (NH4) 2S2 при слабо нагряване.

За утаяване на III група киселинният разтвор се неутрализира с NH4OH (без ), добавете излишък от него, наситете с H2S и добавете отново NH4OH. В присъствието на интерфериращи аниони, група II се утаява заедно с III; следователно тези аниони трябва първо да бъдат отстранени. V съвременни условиянай-лесният начин да направите това е с анионообменник. В допълнение, най-често срещаният йон може да се утаи с йони Fe3+ в ацетатен буфер при нагряване, както и с йони Zr (IV) или Ti (IV) в солна киселина и Sn (IV) йони в разтвор на азотна киселина.

Утаяването на група II се извършва (NH4) 2CO3 чрез нагряване в амониев буферен разтвор.

Както се вижда от горната класификационна схема, когато сероводородът действа върху разтвор на сложна смес от катиони от всички групи, катионите от групи I и II не се утаяват под формата на сулфиди, а утаените сулфиди могат да бъдат изолирани в определена последователност. Тази последователност се определя от концентрацията на сулфидния йон, която от своя страна директно зависи от концентрацията на водородните йони в анализирания разтвор. Концентрацията на серните йони в разтвора се контролира от слаба сярна киселина, която се дисоциира на два етапа с константи на дисоциация K1 и K2, съответно:

H2S Û HS- + H + ДА СЕ 1 = 8,9 ? 10-8Û S2- + H + K2 = 1,3? 10-13

За реакцията на H2S? Û 2H ++ S2 ?? константа на дисоциация

Концентрацията на наситен разтвор на H2S при нормално налягане и 25 ° C е равно или по-малко от 0,1 mol?L-1 Тогава 2? = 1,2? 10-21 mol L-1, т.е. концентрацията на сулфиден йон е обратно пропорционална на квадрата на концентрацията на водородните йони. По този начин, чрез промяна на концентрацията на водородните йони, е възможно да се контролира концентрацията на серните йони.

Сравнението на стойностите на продуктите на разтворимост на сулфидите позволява те да бъдат разделени на две групи. Единият от тях има стойности на продуктите на разтворимост от порядъка на 10-15-10-23, другият - от порядъка на 10-27-10-50. Границата е между цинкови и кадмиеви сулфиди: PRZnS = 2,5 × 10-22; PRCdS = 7,9 × × 10-27.

Чрез създаване на концентрация на серни йони, която позволява пълно утаяване на кадмиевия сулфид и оставяне на цинков йон в разтвор, е възможно да се отделят кадмиевият сулфид и всички по-малко разтворими сулфиди от цинковия сулфид и по-разтворимите сулфиди.

За условна граница за пълно утаяване на кадмий може да се счита неговата концентрация, равна на 10-6 mol l-1. За серни йони

Къртица? L-1.

Тази концентрация на сулфиден йон се образува в разтвор на H2S при концентрация на H +, равна на

Концентрацията на катиона в анализирания разтвор обикновено е близка до 0,01 mol L-1. Ако концентрацията на цинк се приеме равна на тази стойност, тогава продуктът от концентрациите на йони? = 0,01? 7,9? 10-21 = 7,9? 10-23, което е по-малко от стойността на продукта на разтворимостта на цинковия сулфид PRZnS = 2,5? 10-22.

Следователно, йонът Zn2 + и всички йони, за които продуктите на разтворимостта на сулфидите са по-големи, отколкото за ZnS, няма да се утаят.

Равновесието в системата утайка - разтвор не се установява веднага. Известно е, че разтворимостта на съединенията се променя с времето (най-висока разтворимост се открива в прясно утаените съединения). При сулфидите това се дължи преди всичко на факта, че те се утаяват в метастабилни и по-разтворими модификации, които при съхранение на сулфидите се превръщат в по-стабилни и по-малко разтворими форми. Тези форми се различават по структура кристална решетка, понякога в цвят (a-MnS -розово , b -MnS - зелен) и стойностите на продуктите на разтворимост. Следователно, при изчисляване на условията за отделяне на сулфиди чрез регулиране на киселинността на разтвора, трябва да се използват табличните стойности на SP само на прясно утаени форми (като правило, по-разтворими).

В процесите на отделяне на йони под формата на сулфиди значителна роля играят процесите на сорбция и след утаяване (водещи до непълно отделяне, по-специално на кадмий и цинк), както и образуването на стабилни колоиди.

Киселинно-алкалната класификация се основава на различната разтворимост на хидроксиди, хлориди, сулфати. Груповите реагенти на този метод са разтвори на киселини и основи.

Според киселинно-алкалната класификация катионите се разделят на шест аналитични групи

K +, Na +, Mg2 + No Катиони в разтвор Хлоридите, сулфатите и хидроксидите са разтворими във вода IIBa2 +, Sr2 +, Ca2 + H2SO4Ос .: BaSO4, SrSO4, (CaSO4) Сулфатите са неразтворими във вода и киселини. Ca2 + частично остава в разтвор IIIAg +, Hg22 +, Pb2 + HClОс: AgCl, Hg2Cl2, (PbCl2) Хлоридите са неразтворими във вода и разредени киселини. Pb2 + частично остава в разтвор IVZn2 +, Al3 +, Sn (II, IV), Cr3 + NaOH + H2O2 Хидроксиди от най-високите степени на окисление на квартала в хижата. NaOHVSb (III, V), Bi3 +, Mn2 +, Fe (II, III) NH4OH + H2O2Ос .: HSbO3, Bi2O3? xH2O, MnO (OH) 2, Fe2O3? xH2O Хидроксидите са неразтворими NH4OHVICo2 +, Ni2 +, Cu2 +, Cd2 +, Hg2 +, (Mg2 +) NH4OH + H2O2 Хидроксидите са разтворими в колибите. NH4OH; магнезиевият хидроксид е разтворим в разтвори на амониеви соли

Предварителните тестове помагат за оптимизиране на процедурите за разделяне или отваряне на йони и интерпретиране на наблюдаваните сигнали. По време на предварителни тестове:

Определете pH с помощта на универсален индикатор.

Проверете съотношението до 6 M HCl. Наличието на неразтворима утайка показва възможното присъствие на хлориди от III група, сулфати от група II, SbOCl, BiOCl, PbSO4.

Проверете съотношението към излишъка от 2 М NaOH. Разтварянето на утайката показва наличието на амфотерни хидроксиди.

Пробата се разтваря в 2 M HCl и катиони се откриват в отделни проби чрез фракционния метод , K +, Na +, Ca2 +, Fe3 +, Co2 +, Mn2 +, Ni2 +, Cr3 +, Mg2 +, използвайки специфични и селективни реакции и маскиране на интерфериращи йони.

Извършването на киселинно-алкален анализ има някои предимства:

· се използват киселинно-основните свойства на елементите, способността да образуват комплекси, амфотерността на хидроксидите, което се дължи на разположението им в периодична системаелементи на D.I. Менделеев;

· токсичният ефект на сероводорода е изключен;

· времето, прекарано за анализ, се намалява.

· Методът е прост, не изисква скъпи реагенти и е лесен за научаване.

· Реализира се принципът на систематичен ход на анализа.

Недостатъци на метода:

· 1. Неясно разделяне на катиони в групи поради относително високата разтворимост на PbCl2 и CaSO4 във вода, различни съотношения на Sb (III) и Sb (V) към излишък от NaOH, частично разтваряне на Cu (OH) 2 в излишък на NaOH.

· 2. Необходимостта от извършване на трудоемка и отнемаща време операция за превръщане на сулфати от II група в карбонати.

· 3. Методът не е приложим в присъствието на редица аниони, включително фосфатен йон. В този случай се извършват или сложни операции за отстраняване на интерфериращи аниони, или се извършва анализ по амонячно-фосфатния метод.

Киселинно-алкалният метод (както и методът на сероводород) е значително усложнен от наличието на PO43-йон, следователно в присъствието на този йон методът на амоняк-фосфат придобива определени предимства.

Методът се основава на използването на различна разтворимост на фосфати във вода, силни и слаби киселини, алкали и разтвор на амоняк. схема за анализ. Освен това, в в такъв случайнеобходимо е да се използва фракционен метод за установяване наличието или отсъствието на Na +, K +, NH4 + йони, които ще бъдат въведени в по-нататъшния ход на анализа, както и катиони, които улесняват или затрудняват анализа. Те включват Fe2 +, Fe3 +, As (III), As (V), Sn (II), Sn (IV), Cr3 +.

Класификация на катиони по схемата амоняк-фосфат

Група № Катиони Група реагент Образувани съединения Бележки I Na +, K + No Фосфати на p-we във вода III подгрупа: Li +, Mg2 +, Ca2 +, Ba2 +, Sr2 +, Mn2 +, Fe2 + II подгрупа: Al3 +, Cr3 +, Fe3 +, Bi3 + (NH4) 2HPO4 + NH4OHLi3PO4, MgNH4PO4, Fe4, CaHP , SrHPO4, BaHPO4, AlPO4, CrPO4, FePO4, BiPO4 Фосфатите са неразтворими във вода и NH4OH. Фосфати от I подгрупа на r-we в CH3COOH. Фосфатите от подгрупа II са неразтворими в СН3СООН, p-we в HClIIICo2 +, Ni2 +, Cu2 +, Zn2 +, Cd2 +, Hg2 + NH4OH P-we фосфати в NH4OHIVAs (III, V), Sb (III, V), Sn (II, IV) HNO3HSbO3, H2SnO3, H3AsO4 Метаолановите и метастимоновите киселини са неразтворими и адсорбират H3AsO4VAg +, Pb2 + HClAgCl, Hg2Cl2, PbCl2 Хлоридите са неразтворими във вода и разредени киселини

След приключване на предварителните тестове се пристъпва към систематичен анализ.

Предимствата на метода:

· Не се използва сероводород.

· Наличието на йона не пречи

· Запазвайки всички предимства на систематичния анализ, той се характеризира с бързина и относително висока дефиниция на разделяне.

Недостатъци на метода

· Необходимостта от отваряне Голям броййони чрез фракционни методи на етапа на предварителни изпитвания.

· Анализът изисква добавяне на SnCl4, Na2HPO4, FeCl3.

· Необходимостта от преобразуване на разтвори на солна киселина в разтвори на азотна киселина и обратно.

2. Количествен анализ

Количественият анализ е раздел от аналитичната химия, чиято задача е да определи количеството (съдържанието) на елементи, йони, функционални групи, съединения или фази в анализирания обект. Наред с качествения анализ, количественият анализ е един от основните клонове на аналитичната химия. В зависимост от обектите на изследване се разграничават неорганични и органични анализи, които от своя страна се разделят на елементарен, функционален и молекулен анализ. В допълнение към специфичността и чувствителността, важна характеристика на методите за количествен анализ е точността, тоест стойността на относителната грешка на определяне; точността и чувствителността при количествения анализ се изразяват в проценти. Към класиката химични методиколичественият анализ включва гравиметричен анализ, базиран на точно измерване на масата на аналита, както и обемен анализ. Последният включва титриметричен анализ - метод за измерване на обема на разтвора на реагента, изразходван за реакция с аналит, и газов обемен анализ - метод за измерване на обема на анализираните газообразни продукти. В рамките на курса по аналитична химия се изучават подробно гравиметричните и титриметричните методи за анализ.

1 Гравиметричен метод за анализ

Гравиметрията (от латински gravis-тежък и гръцки metreo-I мярка) е набор от методи за количествен анализ, основани на измерване на масата на аналита, изолиран от анализираната проба или в свободно състояние, или под формата на съединение с известен състав . Аналитичният сигнал в гравиметрията е маса. Гравиметрията може да се използва за определяне на почти всеки компонент на анализирания обект, ако съдържанието им в пробата надвишава 0,1%. Гравиметрията е безстандартен метод. Основното предимство на гравиметрията е високата надеждност на резултатите. Грешката при определяне не надвишава 0,1-0,2%. Недостатъците са свързани с висока трудоемкост и продължителност на аналитичните операции, трудности при определянето на много малки количества вещества, както и ниска селективност. Следователно при масовите лабораторни анализи той, ако е възможно, се заменя с други методи. При гравиметричния анализ обикновено се разграничават две групи методи: утаяване и дестилация. Най-великия практическо значениеимат методи за отлагане. От част от изпитваното вещество с известна маса (проба), компонентът, който трябва да се определи, се изолира по един или друг начин под формата на съединение.

Директното отделяне е възможно само в няколко случая, например отстраняване на хигроскопична или кристализационна вода чрез нагряване. Обикновено обаче претеглена част от твърдото вещество се прехвърля в разтвор, от който с помощта на подходящ реагент се изолира аналита под формата на практически неразтворимо вещество (утаена форма). Утайката се отделя чрез филтриране, декантиране или други методи, промива се от следи от сорбирани компоненти и често се утаява повторно. След това се суши или калцинира, докато се образува стабилно съединение със строго определен състав (тегло, гравиметрична форма), чиято маса се измерва.

Например, при определяне на Ca2 +, утаената форма е CaC2O4, а тегловната форма е CaO или CaCO3. Като знаете масата на пробата (a) и тегловната форма (b), изчислете съдържанието x (% от масата) на компонента, който трябва да се определи:

= (bF / a). 100 (2)

Факторът F, наречен гравиметричен фактор, е равен на съдържанието на аналита в 1 g от неговата тегловна форма:

MM1 / nM2 (3),

където m и n са стехиометрични коефициенти в уравнението за химическото преобразуване на излъчения компонент в неговата тегловна форма, M1 е молната маса на определения компонент, M2 е молната маса на гравиметричната форма. Например, при определяне на желязото по тегло Fe2O3 m = 2, n = 1. В случаите, когато компонентите, които трябва да се определят, образуват летливи съединения, могат да се използват методи за дестилация. Разлагането на пробите с отделяне на газообразни продукти се постига чрез калциниране или чрез действието на реагенти (киселини, основи и др.) при нагряване. Летливият компонент се пропуска през абсорбиращ разтвор и количеството газообразен продукт, освободен от пробата, се изчислява от увеличаването на масата на разтвора (директни методи). Масата на остатъка от веществото може да се определи след отстраняване на летливия продукт от него. Съдържанието на компонента в такива случаи се установява от разликата в масата преди и след дестилацията (индиректни методи).

2 Титриметричен метод за анализ

Титриметричните методи за анализ са тези, които се основават на измерване на количеството реагент, изразходван за пълната реакция с аналита. Количеството на реагента най-често се определя чрез точно измерване на обема на неговия разтвор, който е влязъл в реакцията. Титруването е операция, при която малки порции от стандартен разтвор на реактив постепенно се добавят към разтвор на тествано вещество, докато количеството консумиран реагент стане еквивалентно на количеството на аналита. Реагентите, използвани при титриметричните определяния, се наричат ​​титранти. Моментът на титруване, в който количеството добавен титрант става еквивалентно на количеството аналит, се нарича точка на еквивалентност. Веществата реагират помежду си в еквивалентни количества. Еквивалент - условна или реална частица, която може да добавя, освобождава, замества един водороден йон в киселинно-основни реакции или да бъде еквивалентна на един електрон в редокс реакции.

където n е химичното количество, N е молната концентрация на еквивалента и V е обемът, в който веществото е разтворено, тогава за две стехиометрично реагиращи вещества е валидна следната зависимост:

Следователно е възможно да се намери неизвестната концентрация на едно от веществата, ако са известни обемът на неговия разтвор и обемът и концентрацията на веществото, реагирало с него. Изчисляването на масата на аналита (А), съдържащо се в обема на титрувания разтвор, взет за титруване, се извършва по следната формула:

(A) = Vt Nt E (A) (5)

където: m (A) е масата на аналита, g; Vt е обемът на титранта, изразходван за титруване, l; Nt е моларната концентрация на еквивалента на титранта, mol/l; E (A) - моларна маса на еквивалента на аналита, g / mol-eq.

Реакцията на титруване трябва да отговаря на следните изисквания: - да бъде строго стехиометрична;

тече бързо;

поток количествено;

трябва да има надежден начин за фиксиране на точката на еквивалентност.

Експериментално краят на процеса на титруване се извършва в момента, когато цветът на индикатора или някое физикохимично свойство на разтвора се промени. Тази точка, наречена крайна точка на титруване, обикновено не съвпада с теоретично изчислената точка на еквивалентност. Методите за титриметричен анализ се класифицират:

според вида на химичната реакция, лежаща в основата на анализа на веществата. В съответствие с това титриметричните определяния се разделят на следните основни методи: киселинно-алкален, комплексометричен, редокс и преципитационно титруване.

по метода на изпълнение (пряко, обратно, заместващо, косвено, обратно);

по метода на провеждане на паралелни определяния (метод на отделните тегла и метод на пипетиране).

Измерване на обеми. За точно измерване на обема в количествената химия се използват мерни колби, пипети и бюретки.

Обемни колби. Използват се за приготвяне на стандартни разтвори и за разреждане на тестовите разтвори до определен обем. Това са плоскодънни колби с дълго, тясно гърло с кръгъл знак. Обемът, посочен на стената на колбата, съответства на обема на течността (при температурата на калибриране), ако колбата е напълнена така, че долната част на менискуса на течността докосва маркировката, а обемът на течността трябва да бъде доведени до знака, така че очите на наблюдателя и марката да са на едно и също ниво (маркировката се слива в права линия). На гърлото на колбата над маркировката не трябва да има капки течност, вътрешните стени на колбата трябва да са чисти и течността да ги навлажнява на равномерен слой. Колбите се затварят със специални смлени запушалки. Невъзможно е да се нагряват обемни колби, в противен случай може да възникне деформация на стъклото, което ще доведе до промяна в капацитета им.

Стандартни решения. За извършване на титриметричен анализ е необходимо да се знае концентрацията на титранта. Титрант с известна концентрация се нарича стандартен разтвор. Според метода на приготвяне се разграничават първични и вторични стандартни разтвори. Пригответе първичен стандартен разтвор чрез разтваряне на точно количество чист химическиизвестен стехиометричен състав в определен обем разтворител. Вторичният стандарт се приготвя по следния начин: приготвя се разтвор с приблизителна концентрация, близка до желаната, и концентрацията му се определя (стандартизира) спрямо подходящ първичен стандарт.

Първичните стандарти трябва да отговарят на редица изисквания:

) съставът на съединението трябва стриктно да съответства на химичната формула. Количеството примеси не трябва да надвишава 0,05%.

) веществото трябва да е стабилно при стайна температура, да не е хигроскопично, да се окислява от атмосферния кислород, да абсорбира въглероден диоксид от въздуха, да променя масата си при сушене.

) веществото трябва да има възможно най-високо молекулно тегло, за да се намали влиянието на грешките при претеглянето.

За приготвянето на много стандартни решения можете да използвате фиксиращите канали. Fixanal е ампула, в която е запечатано точно известно количество стандартно вещество или разтвор.

2.3 Редокс титруване. йодометрия

Йодометричното титруване е титриметричен метод за анализ, основан на определяне на количеството йод, изразходван за пълната реакция с вещество с редуциращи свойства, или освободен в резултат на реакцията на KI с вещество с окислителни свойства. Йодометричното определяне се основава на следния баланс:

2? = 3I-; E0 = + 0,545 V.

Като титранти при йодометрично титруване се използват йод и натриев тиосулфат.

Пример. Стандартизиране на разтвор на натриев тиосулфат. Калиевият дихромат се използва за стандартизиране на разтвори на натриев тиосулфат. Реакциите на Na2S2O3 с K2Cr2O7 и други силни окислители са нестехиометрични, следователно разтворът на натриев тиосулфат се стандартизира по метода на заместващо титруване: когато K2Cr2O7 взаимодейства с излишък от KI, се образува количество йод, еквивалентно на първото вещество, което след това се титрува със стандартизиран разтвор на Na2S2O3:

O72- + 6I- + 14H + = 2Cr3 + + 3I2 + 7H2O + S2O32- = 2I- + S4O62- (или - + S2O32- = 3I- + S4O62-)

Крайната точка на титруване в йодометрията се установява най-често по изчезването или появата на цвета на комплекса йод-нишесте.

Киселинно-алкално титруване. Методът на киселинно-алкално титруване включва титриметрични определяния, които се основават на реакцията: + + OH- = H2O

Използвайки този метод, е възможно да се определят различни киселини, основи, някои соли, да се определи твърдостта на водата, азота в органични съединенияи т.н. Като титранти обикновено се използват разтвори на солна и сярна киселини и алкални разтвори.

Редокс титруване. Редокс титруването е група от титриметрични методи за анализ, основани на използването на редокс реакции. Най-важните методи за редокс титруване включват йодометрия, перманганатометрия, бихроматометрия, цериметрия и др.

Перманганатометрия. Перманганатометрично титруване се нарича

титриметричен метод за анализ, базиран на използването на разтвор на KMnO4 като титрант. Тъй като титрантът има интензивен цвят, перманганатометричното титруване се извършва без индикатор. Крайната точка на титруването се открива по появата или изчезването на цвета на KMnO4. Перманганатометричното титруване най-често се извършва в кисела среда, по-рядко в неутрална. За да създадете кисела среда, използвайте сярна киселина, тъй като самата азотна киселина е силен окислител, докато солната киселина, напротив, може да бъде окислена от титрант. Методът се основава на следния баланс:

MnO4- + 5? + 8H + = Mn2 + + 4H2O; E0 = +1,51 V.

Бихроматометрия. Бихроматометрията е титриметричен метод за анализ, базиран на използването на разтвор на K2Cr2O7 като титрант. Методът се основава на следния баланс:

Cr2O72- + 14H + + 6 ?? 2Cr3++ 7H2O; E0 = +1,33 V

Редокс индикаторите се използват за откриване на крайната точка в бихроматометричното титруване.

4 Комплексометрично титруване

Комплексометричното титруване се основава на реакциите на образуване на хелатни комплекси по време на взаимодействието на метални катиони с аминополикарбоксилни киселини (комплексони). От многото аминополикарбоксилни киселини, етилендиаминтетраоцетната киселина (H4Y) е най-често използваната:

Поради ниската си разтворимост във вода, самата киселина не е подходяща за приготвяне на титриращ разтвор. За това обикновено се използва дихидратът на неговата динатриева сол Na2H2Y2H2O (EDTA, Trilon B). Реакциите на взаимодействие на различни катиони с EDTA в разтвор могат да бъдат представени с уравненията:

Ca2 + + H2Y2- = CaY2- + 2H ++ + H2Y2- = BiY- + 2H +++ H2Y2- = ThY + 2H +

Вижда се, че независимо от заряда на катиона се образуват комплекси със съотношение на компонентите 1:1. Следователно моларната маса на EDTA еквивалента и определения метален йон са равни на техните молекулни тегла... Степента на реакцията зависи от рН и константата на стабилност на комплексоната. Катиони, образуващи стабилни комплексонати, например Fe (III), могат да се титруват в кисели разтвори. Йоните Ca (II), Mg (II) и други, които образуват относително по-малко стабилни комплексонати, титрират при рН? 9 и нагоре. Крайната точка на титруването се определя с помощта на метални индикатори - органични вещества, които променят цвета си (или флуоресценцията) в зависимост от концентрацията на метални катиони в разтвора. Най-често при анализа се използват така наречените металохромни индикатори, които образуват вътрешнокомплексни съединения с метални катиони, чийто цвят се различава от цвета на свободния индикатор, а комплексът на метала, който се определя с хелатора, е по-силен. отколкото комплекса на този метал с индикатора. Най-често срещаният металохромен индикатор е ериохром черен Т (хромоген). Използва се в твърда форма: индикаторът се смесва в съотношение 1: 200 с някакъв безразличен пълнител, например NaCl или KCl.

3. Разделяне на предложената смес

Първоначална проба:

AgNO3, CuSO4, NiS04, ZnCl2, MnCl2, NH4OH

AgNO3 + HCl = AgCl? + HNO3 бяла утайка MnCl2 + 2NaOH = Mn (OH) 2? + 2NaCl желатинова светлорозова утайка ZnCl2 + 4NaOH = Na2ZnO2 + 2NaCl + 2H2O Утайка AgCl + 2NH4OH = Cl + 2H2O Mn (OH) 2 + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O4 + Na2Zn? + KCl жълта утайка Ag (NH3) 2+ + I- = AgI + 2NH3 MnSO4 + H2O2 + 2NH4OH = MnO (OH) 2? + (NH4) 2SO4 + H2O кафява утайка Mn2 + + H2O2 + 2OH- = MnO (OH) 2 + H2O Zn SO4 + 2 (NH4) 2 + CoCl2 = Co?Zn? + NH4Cl + (NH4) 2SO4 синя утайка Zn2 + + 2- + Co2 + = Co? ZnСuSO4 + 4 NH ?ох "SO4 + 4H ?O NiSO4 + 6NH ?ох "SO4 + 6H ?O Разтвор + H2SO4 = CuS04 + 4NH4 + H2SO4 = NiSO4 + 6NH4 NH4OH + H2SO4 = (NH4) 2SO4 + H ?OCuS04 + H2S = CuS? + H2SO4 тъмна утайка NiSO4 + H2S = NiS? + H2SO4 черна утайка (NH4) 2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2H2OCuS + HNO3 = Cu (NO3) 2 + H2S NiS + HNO3 = Ni (NO3) 2 + H2SCu (NO3) 2 + Fe = Fe (NO3) 3 + Cu Ni (NO3) 2 + Fe = Fe (NO3) 3 + Ni

Реакции към аниони

SO42BaCl ?+ Na ?SO4 "2NaCl + BaSO4 $бяла утайка Ba² ?+ SO42- "BaSO4Cl ?Ag ?+ Cl ?"AgCl $AgCl $+ 2NH ?ох "Cl + 2H ?O Cl + H ?"AgCl? + 2NH ?НЕ ??2НЕ ??+ 8Н ?+ 3Cu "3Cu² ?+4Н ?O + 2NO #; 2NO + O ?(въздух)" 2НЕ ?

4. Методи и процедура за определяне на Cu2+ катион

1 Обща характеристика на катиони от V аналитична група

Петата група включва катиони на d-елементи - Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Cd2 +, Hg2 +, които при взаимодействие с воден разтвор на амоняк в еквивалентни количества дават утайка от хидроксиди, основни соли или амидокомплекси (Hg), които са разтворими в излишък от реагента с образуването на амино комплекси. Груповият реагент е концентриран разтвор на амоняк. Получените амино комплекси M (NH3) 42+ имат различна стабилност. Най-малко стабилен е йонът хексааминкобалт (II). Образува се само при достатъчно голям излишък от NH3. Йонът Co2 + лесно се окислява до йона Co3 +, поради което под действието на окислители йонът Co (NH3) 62+ (K = 2,45 × 105) се превръща в по-силния йон Co (NH3) 63+ ( Kust = 1,62 1035).

Амино комплексите на живак (II) се образуват само с много голям излишък от амоняк и амониеви соли. Амино комплексите могат да бъдат унищожени от действието на киселини, които свързват NH3 с амониевия йон:

V водни разтвориКатиони от група V са в хидратирано състояние под формата на аква комплекси от Cu (H2O) 62+. Водните комплекси Co2 +, Ni2 + и Cu2 + са оцветени: Co (H2O) 62+ е розов, Ni (H2O) 62+ е зелен, Cu (H2O) 62+ е син. Оцветяването на аквакомплексите е едно от характерни чертикоето показва наличието на тези йони в разтвора. Изпаряването на разтворите или действието на дехидратиращи вещества, като алкохол, причинява промяна в цвета на тези йони. Така розовият цвят на комплекса Co (H2O) 62+ се заменя със син поради дехидратацията на комплексните йони и замяната на водните молекули с други лиганди.

В допълнение към амино и аква комплекси, катионите от група V са способни да образуват и други комплексни съединения (например HgBr42-, CdI42, Co (SCN) 3-, Cu (S2O3) 22- и др.), повечето имат характеристика цвят.

Мед, кобалт и живак образуват съединения с различни степениокисляване на йони, следователно, окислително-редукционни реакции могат да се използват за откриването им.

Действието на групов реагент върху катиони от група V

Разтвор на NH4OH, добавен към разтвори на соли на катиони от група V в еквивалентни количества, утаява тези катиони под формата на бели или оцветени основни соли, хидроксиди и амидокомплекси:

CuSO4 + 2NH4OH? (CuOH) 2SO4? + (NH4) 2SO4, синкавозелен

CoCl2 + NH4OH? CoOHCl? + NH4Cl, синьо

NiSO4 + 2NH4OH? (NiOH) 2SO4? + (NH4) 2SO4, светлозелен

CdCl2 + 2NH4OH? Cd (OH) 2? + 2NH4CI, бяло

HgCl2 + 2NH4OH? Cl? + NH4C1 + 2H2O. Бяла

В излишък от NH4OH тези утайки се разтварят с образуването на аминови комплекси с различни цветове. Образуването на комплекс от хексааминкобалт (II) и тетрааминживак (II) се случва в присъствието на NH4C1 при нагряване:

(CuOH) 2SO4 + 8NH4OH? 22+ + SO42- + 2OH- + 8H2O, ярко синьо + 5NH4OH + NH4 +? 2+ + Сl- + 6Н2О, жълто-кафяв

(NiOH) 2SO4 + 12NH4OH? 2Ni (NH3) 62+ + SO42- + 2OH- + 12H2O, синьо (OH) 2 + 4NH4OH? 2+ + 2OH- + 4H2O, безцветен

Cl + 2NH4OH + NH4 +? 2+ + Cl- + 2H2O. безцветен

Хексааминкобалт (II) се окислява от атмосферния кислород до вишневочервен хексааминкобалт (III). В присъствието на окислители (H2O2) образуването на хексааминкобалт (III) настъпва моментално:

CoC12 + 10NH4OH + 2NH4C1 + H2O2? 2C13 + 12H2O.

Извършване на реакции. Поставете 3 капки разтвори на Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Cd2 + и Hg2 + соли в пет епруветки и добавете 1-2 капки 2 М разтвор на NH4OH към всяка епруветка. Към получените утайки от основни медни, никелови и кадмиеви соли се добавят няколко капки концентриран разтвор на NH4OH при разбъркване, докато утайките се разтворят. Разделете утайката от основната кобалтова сол на две части. Към едната се добавят 3-4 капки 3% разтвор на H2O2 и след това се разтварят и двете части от утайката, като се добавят няколко капки концентриран разтвор на NH4OH и наситен разтвор на NH4C1. Разтваря се утайката от амидния комплекс на живак в няколко капки концентриран разтвор на NH4OH и наситен разтвор на NH4C1 при нагряване.

2 Частични аналитични реакции на Сu2 + йони

Калиевият хексацианоферат (II) K4 утаява Cu2 + йона под формата на червено-кафяв меден хексацианоферат (II):

2Cu2 + + Fe (CN) 62-? Cu2?.

Утайката не се разтваря в разредени киселини, а се разлага с алкали с образуването на Cu (OH) 2.

Извършване на реакция. Добавете 1-2 капки реагент към 2-3 капки разтвор на CuSO4. Разделете утайката на две части, към едната добавете 2-3 капки 2 М разтвор на НС1 и 2-3 капки 2 М разтвор на NaOH към другата.

Натриевият тиосулфат Na2S2O3 при нагряване утаява меден сулфид:

2CuSO4 + 2Na2S2O3 + H2O? Cu2S? + 2S + 2Na2SO4 + H2SO4.

Извършване на реакция. Поставете 2-3 капки разтвор на CuSO4 в епруветка, добавете 4-5 капки вода, 2-3 капки 1 М разтвор на H2SO4 (до очевидно киселинна реакция) и половин-кратно количество наситен разтвор на натриев тиосулфат Na2S2O3. Разбъркайте, загрейте. Образуването на тъмнокафява утайка от смес от Cu2S със сяра показва наличието на мед в разтвора. Тъй като Cd2 + под действието на натриев тиосулфат в кисела среда не образува сулфидна утайка, тази реакция може да се използва за отделяне на Cu2 + от Cd2 +.

Разтвор на амоняк, взет без излишък, образува синьо-зелена утайка от Cu (OH) 2SO4 с разтвор на медна сол. Утайката е разтворима в разредени киселини и в излишък от амоняк. При разтваряне в излишък от амоняк се образува комплексно съединение 2-, оцветено в ярко син цвят.

SO4 + 10NH4OH? 2 (OH) 2 + (NH4) 2SO4 + 8H2O.

Извършване на реакция. Към 5-6 капки разтвор, съдържащ медни йони, добавете 2-3 капки концентриран амоняк и разклатете. Интензивният син цвят на разтвора показва наличието на Cu2 + йони.

4. Реакция на оцветяване на пламъка. Медните соли оцветяват безцветния пламък на горелката в синьо или зелено.

Определяне на мед чрез заместващо титруване, което се основава на реакцията:

Cu2 + + 4I- = 2CuI? + I2.

Медта (II) в този случай действа като окислител. В резултат на окисляването на йодидните йони се образува йод, чието количество се определя чрез титруване с разтвор на натриев тиосулфат. Количеството натриев тиосулфат е еквивалентно на количеството освободен йод, което от своя страна е еквивалентно на количеството на реагирала мед (II). Така от обема на разтвора на Na2S2O3, изразходван за титруването на йода, се изчислява количеството на реагиралата мед (II).

Напредък

) Подгответе бюретата за титруване както обикновено и я напълнете с разтвор на натриев тиосулфат.

) Пригответе мерителна колба с анализирания разтвор на медна сол и доведете обема на разтвора до маркировката с дестилирана вода.

) Поставете 15-20 ml 10% разтвор на KI в колба за титруване. Добавете 10 ml разтвор на медна сол от мерна колба и 3 ml разтвор на H2SO4 (1:4) с пипета. Покрийте колбата за титруване с часовниково стъкло и поставете на тъмно място за около 5 минути.

) Разтворът, станал кафяв от освободения йод, се титрува от бюрета с разтвор на натриев тиосулфат, докато цветът стане сламеножълт. След това добавете няколко капки разтвор на нишесте и продължете да титрувате, докато синият разтвор се обезцвети.

) Титруването се извършва 3 пъти. Въз основа на получения среден обем натриев тиосулфат се изчислява съдържанието на мед (в грамове) в издадената проба, като не се забравя да се вземе предвид обемът на аликвотната част от разтвора, взет за титруване.

) Изчислете относителната грешка на измерване

Заключение

Значението на аналитичната химия се определя от нуждата на обществото от аналитични резултати, при установяване на качествения и количествен състав на веществата, нивото на развитие на обществото, социалната нужда от резултатите от анализа, както и нивото на развитие на аналитичните самата химия.

Цитат от учебник по аналитична химия от N.A. Меншуткин, 1897: „Като представихме целия курс на часовете по аналитична химия под формата на задачи, чието решение се предоставя на ученика, трябва да посочим, че за такова решение на задачи аналитичната химия ще даде строго определен път. Тази сигурност (систематично решаване на задачи по аналитичната химия) има голяма педагогическа стойност. Ученикът се научава едновременно да прилага свойствата на съединенията при решаване на задачи, да извежда условията на реакциите, да ги комбинира. Цялата тази серия от психичните процеси могат да се изразят по следния начин: аналитичната химия учи да мисли химически. практическо обучениеаналитична химия ".

Списък на използваната литература

1.Алексеев В.Н. Курс на висококачествен химически полумикроанализ. - М .: Химия, 1979. - 584 стр.

.Безсярни методи на качествен полумикроанализ / под общ. изд. А. П. Крешкова - М .: Висше училище 1971. - 222 с.

.Василиев В.П. Аналитична химия: в четири части. - М .: По-високо. шк., 2004 г.

.Василиев A.M. Колекция от задачи по аналитична химия. - М .: Госхимиздат. - 1985, 275 с.

.Ю. А. Золотов Основи на аналитичната химия. Книга 1. - М .: По-високо. шк., 2004 .-- 360 с.

.Лурие Ю.Ю. Наръчник по аналитична химия. - М .: Химия 1971.- 453 с.

.Мурашова V.I., Тананаева A.N., Ховякова R.F. Качествен химичен фракционен анализ. - М .: Химия, 1976 .-- 279 с.

.Харитонов Ю.Я. Аналитична химия. Анализ 1. Общи теоретични основи. Качествен анализ. - М .: По-високо. шк., 2001 .-- 615 с.

Обучение

Нуждаете се от помощ за проучване на тема?

Нашите експерти ще съветват или предоставят уроци по теми, които ви интересуват.
Изпратете заявкас посочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.