Kvalitativna in kvantitativna analiza informacijske lekcije krimskih Tatarov. Kvantitativna in kvalitativna analiza v analitski kemiji
jaz. Že med študijo je mogoče domnevati o njenih rezultatih, vendar se običajno ti sklepi štejejo za predhodne, bolj zanesljive in trdne podatke pa je mogoče pridobiti le s skrbno analizo.
Pri analizi podatkov v socialnem delu gre za integracijo vseh zbranih informacij in njihovo pripravo v obliko, ki jo je enostavno razložiti.
Metode za analizo družbenih informacij lahko pogojno razdelimo v dva velika razreda v skladu z obliko, v kateri so te informacije predstavljene:
– kakovostindustrijske metode osredotočena na analizo informacij, predstavljenih predvsem v verbalno oblika.
– kvantitativnometode so matematične narave in predstavljajo tehnike obdelave digitalno informacije.
Kvalitativna analiza je predpogoj za uporabo kvantitativnih metod, namenjena je prepoznavanju notranje strukture podatkov, torej razjasnitvi tistih kategorij, ki se uporabljajo za opis preučevane sfere resničnosti. Na tej stopnji se izvede končna določitev parametrov (spremenljivk), potrebnih za izčrpen opis. Ko obstajajo jasne opisne kategorije, je enostavno preiti na najpreprostejši postopek merjenja - štetje. Če na primer izpostavite skupino ljudi, ki potrebujejo določeno pomoč, potem lahko preštejete število takšnih ljudi v določenem mikrookrožju.
S kvalitativno analizo postane potrebno izdelati stiskanje podatkovdruženje, torej pridobiti podatke v bolj strnjeni obliki.
Glavna metoda stiskanja informacij je kodiranje proces analize kvalitativnih informacij, ki vključuje izbor pomenskih segmentov besedilo ali resnično vedenje, njihovo kategorizacijo (poimenovanje) inreorganizacija.
Če želite to narediti, poiščite in označite v samem besedilu ključbesede, torej tiste besede in izrazi, ki nosijo glavno pomensko obremenitev, neposredno kažejo na vsebino besedila kot celote ali njegovega ločenega fragmenta. Uporabljajo se različne vrste označevanja: podčrtanje z eno ali dvema črtama, barvno kodiranje, oznake v poljih, ki so lahko tako dodatne ikone kot komentarji. Na primer, lahko poudarite tiste fragmente, kjer stranka govori o sebi. Po drugi strani pa lahko izpostavite vse, kar zadeva njegovo zdravje, lahko razdelite tiste težave, ki jih je stranka sposobna rešiti sam, in tiste težave, za rešitev katerih potrebuje zunanjo pomoč.
Enako so označeni fragmenti podobne vsebine. Tako jih je enostavno prepoznati in po potrebi sestaviti skupaj. Nato se izbrani fragmenti iščejo pod različnimi naslovi. Z analizo besedila lahko njegove posamezne fragmente primerjate med seboj in ugotovite podobnosti in razlike.
Tako obdelan material postane lahko viden. Glavne točke pridejo v ospredje, kot da se dvigajo nad množico detajlov. Možno je analizirati razmerje med njimi, identificirati njihovo splošno strukturo in na podlagi tega postaviti nekaj pojasnjevalnih hipotez.
Kadar se preučuje več predmetov hkrati (vsaj dva) in ko primerjava z namenom odkrivanja podobnosti in razlik postane glavna metoda analize, se uporablja primerjalna metodad... Število predmetov, ki jih tukaj preučujemo, je majhno (najpogosteje dva ali trije), vsak od njih pa je preučen dovolj poglobljeno in izčrpno.
Treba je najti obliko predstavitve podatkov, ki je najbolj primerna za analizo. Glavna tehnika tukaj je shematizacija. Shema vedno poenostavi resnične odnose, poostri resnično sliko. V tem smislu je shematizacija odnosov hkrati stiskanje informacij. Predpostavlja pa tudi iskanje vizualne in lahko vidne oblike predstavitve informacij. Temu namenu služi konsolidacija podatkov v mize oz karte.
Za lažjo primerjavo je material zmanjšan na mize... Splošna struktura tabele je naslednja: vsaka celica predstavlja presečišče vrstice in stolpca. Tabela je priročna, saj lahko vključuje tako kvantitativne kot kvalitativne podatke. Bistvo mize je, da lahko pogledate okoli nje. Zato se običajno miza prilega enemu listu. Vrtilna tabela, ki se uporablja za analizo, je pogosto narisana na velikem kosu papirja. Toda veliko mizo je vedno mogoče razdeliti na več delov, torej iz nje narediti več tabel. Najpogosteje vrstica ustreza enemu primeru, stolpci pa predstavljajo njene različne vidike (značilnosti).
Druga tehnika za jedrnato in vizualno predstavitev informacij je karte... Obstajajo različne vrste diagramov, vendar so skoraj vsi strukturni diagrami, v katerih so elementi upodobljeni s konvencionalnimi oblikami (pravokotniki ali ovali), povezave med njimi pa so predstavljene s črtami ali puščicami. Primerno je na primer uporabiti diagram za predstavitev strukture katere koli organizacije. Njegovi elementi so ljudje ali bolje rečeno položaji. Če je organizacija velika, so kot elementi izbrani večji strukturni elementi - pododdelki. S pomočjo diagrama je enostavno predstaviti hierarhijo odnosov (sistem podrejenosti): višji položaji se nahajajo na zgornjem diagramu, mlajši pa spodaj. Črte, ki povezujejo elemente, natančno označujejo, kdo komu poroča.
Diagrami se lahko uporabljajo tudi za prepoznavanje logične strukture dogodkov ali besedila. V tem primeru najprej semantična analiza vozlišni dogodki ali komponente so začrtani in nato predstavljeni v grafični obliki, tako da postane odnos med njimi čim bolj jasen. Jasno je, da shematizacija vodi do hrapavosti slike zaradi izpuščanja številnih podrobnosti. Vendar pa se informacije stisnejo in jih pretvorijo v obliko, ki je primerna za zaznavanje in pomnjenje.
Tako sta glavni tehniki kvalitativne analize kodiranje in vizualna predstavitev informacij.
II. Kvantitativna analiza vključuje metode statističnega opisa vzorca in metode statističnega sklepanja (testiranje statističnih hipotez).
Kvantitativne (statistične) metode analize se pogosto uporabljajo v znanstvenih raziskavah na splošno in v družbene vedeše posebej. Sociologi uporabljajo statistične metode za obdelavo rezultatov množičnih raziskav javnega mnenja. Psihologi uporabljajo aparate matematične statistike za ustvarjanje zanesljivih diagnostičnih orodij - testov.
Vse metode kvantitativne analize so običajno razdeljene v dve veliki skupini. Statistične metodekdo je opis so usmerjeni v pridobitev kvantitativne karakterizacije podatkov, pridobljenih v določeni študiji. Statistične metodeumik vam omogočajo, da rezultate, pridobljene v določeni študiji, pravilno razširite na celoten pojav kot tak, da naredite splošne zaključke. Statistične metode omogočajo identifikacijo stabilnih trendov in na podlagi tega gradijo teorije, ki jih razlagajo.
Znanost se vedno ukvarja z raznolikostjo realnosti, vendar vidi svojo nalogo v odkrivanju reda stvari, neke stabilnosti znotraj opazovane raznolikosti. Statistični podatki zagotavljajo priročne tehnike za takšno analizo.
Za uporabo statistike sta potrebna dva osnovna pogoja:
a) potrebno je imeti podatke o skupini (vzorcu) ljudi;
b) ti podatki morajo biti predstavljeni v formalizirani (kodificirani) obliki.
Upoštevati je treba morebitno napako vzorčenja, saj so v raziskavo vključeni le posamezni anketiranci, ni zagotovila, da so tipični predstavniki družbene skupine kot celote. Napaka vzorčenja je odvisna od dveh točk: od velikosti vzorca in od stopnje variacije lastnosti, ki je zanimiva za raziskovalca. Večji kot je vzorec, manjša je verjetnost, da bodo vanj vključeni posamezniki z ekstremnimi vrednostmi preučevane spremenljivke. Po drugi strani, manjša kot je stopnja variacije lastnosti, bližje bo vsaka vrednost na splošno pravi srednji vrednosti. Če poznamo velikost vzorca in dobimo merilo razpršenosti opazovanj, je enostavno izpeljati kazalnik, imenovan standardna napaka povprečja. Podaja interval, v katerem bi moralo ležati pravo povprečje populacije.
Statistično sklepanje je postopek preverjanja hipotez. Poleg tega se sprva vedno predpostavlja, da so opažene razlike naključne, to pomeni, da vzorec pripada isti splošni populaciji. V statistiki se ta predpostavka imenuje nič gihipoteza.
Analitična kemija je znanost o metodah za določanje kvalitativne in kvantitativne sestave snovi in njihovih zmesi glede na prisotnost in intenzivnost analitičnega signala.... Analitični signal je lahko na primer nastanek oborine, sprememba barve, pojav črte v spektru. Videz analitičnega signala je običajno povezan s kvalitativno detekcijo komponente, njegova vrednost (intenzivnost) pa s kvantitativno vsebino. Pri večini metod je intenzivnost analitičnega signala povprečje meritev. fizična količina funkcionalno povezana z vsebino določene komponente.
Analitična kemija razvija teoretične temelje kemijske analize. Izraz kemijska analiza pomeni niz dejanj, katerih cilj je pridobiti informacije o kemični sestavi predmeta.
Kemijsko analizo delimo na kvalitativno in kvantitativno analizo. Predmet kvalitativne analize je identifikacija sestavin in določanje kvalitativne sestave snovi ali njihovih zmesi.
Naloga kvantitativne analize je določiti kvantitativno vsebino sestavni deli snovi. Lahko rečemo, da kvalitativna analiza odgovarja na vprašanje - "kaj?", kvantitativna pa - "koliko?"
Pri raziskovanju nove spojine se najprej ugotovi, iz katerih sestavin je sestavljena, nato pa se ugotovi njihova količinska razmerja. Kvalitativna analiza je torej pred kvantitativno. Če je kvalitativna analiza znana, takoj nadaljujejo s kvalitativno analizo in izberejo najprimernejšo metodo.
Treba je opozoriti, da je delitev na kvalitativno in kvantitativno analizo nekoliko poljubna. Čisto kvalitativno odkrivanje snovi ali elementov (»zaznano« ali »ni najdeno«) je smiselno le za splošne značilnosti predmeta analize, na primer za odločitev, ali je v določeni rudi uran, v farmacevtskih izdelkih živo srebro. Obstaja določen prag koncentracij ali količin, nad katerimi je mogoče zaznati komponento (če je v objektu). Odgovor »ni najdeno« ne pomeni, da ta komponenta sploh ne obstaja v objektu, le da je izbrana metoda ne zazna. Pri določanju sledov nečistoč se meja med kvalitativno in kvantitativno analizo včasih izbriše.
Teoretična osnova kemijske analize so številni fizikalni in kemijski zakoni, predvsem pa periodični zakon DI. Mendelejeva, pa tudi osnovne teoretične določbe splošna kemija: zakon množičnega delovanja, teorija elektrolitična disociacija, kemično ravnovesje v heterogenih sistemih kompleksiranje, amfoternost, avtoprotoliza, redoks reakcije itd.
Razvrstitev vrst kemičnih analiz lahko temelji na različnih načelih. Torej, glede na naravo analiziranih snovi ali delcev je analiza razdeljena na anorgansko, organsko, elementarno, molekularno, materialno, fazno in funkcionalno. Ponudite lahko druge klasifikacije vrst analiz: bruto - lokalne; destruktivno - nedestruktivno; diskretno - neprekinjeno. Glede na prostornino ali maso vzorca ločimo makro-, polmikro-, mikro-, ultramikro- in submikroanalize.
Za pridobitev signala se izvajajo kemične reakcije različnih vrst (kislinsko-bazične, redoks, kompleksne), različni procesi, na primer padavine, pa tudi različne kemične, fizikalne in celo biološke lastnosti samih snovi ali produktov njihovih reakcij. uporablja. Zato ima analitična kemija različne metode za reševanje svojih problemov: kemične, fizikalne, fizikalno-kemijske in biološke.
Pri kemičnih metodah odkrivanja signal, ki izhaja iz kemijska reakcija(sedimentacija, razbarvanje, nastajanje plinov) opazimo predvsem vizualno. Kemične procese, ki se uporabljajo za analitične namene, imenujemo analitične reakcije. Pri fizikalnih metodah se analitični signal običajno sprejme in posname s posebno opremo. Ta delitev je nekoliko poljubna: med metodama obeh skupin ni ostre meje. Tako pri kemičnih kot fizikalnih metodah kvalitativno in kvantitativno določanje sestavnih delov analiziranega materiala temelji na opazovanju in merjenju katere koli fizikalne lastnosti sistema (električna prevodnost, gostota, masa, prostornina, intenzivnost barve itd.) . Toda pri fizikalnih metodah se kemične reakcije ne izvajajo, ampak takoj merijo lastnosti materiala. Pri fizikalno-kemijskih metodah se kemijska reakcija predhodno izvede ali pa spremlja njen potek z napravo, ki registrira fizikalno lastnost.
Pogosto fizično in fizikalno-kemijske metode združite jih imenujemo instrumentalni.
Številne kemične metode so postale klasične in dobro dokazane. Vendar ne zadovoljijo vedno sodobne zahteve, zlasti pri preverjanju čistosti snovi (na primer germanij je primeren za polprevodnike, če ni več kot en atom nečistoče - fosfor, arzen, antimon - na 10 milijonov njegovih atomov). Večina kemičnih metod ni dovolj občutljivih za odkrivanje ali kvantificiranje takšnih nečistoč. Te zahteve v veliki meri izpolnjujejo nekatere instrumentalne metode. Za te metode je poleg visoke občutljivosti značilna visoka stopnja determiniranosti (izraznosti), ki je pomembna pri nadzoru tehnoloških procesov in ekološke situacije. Vendar pa je večina instrumentalnih metod manj natančna od kemičnih.
Analiza snovi se lahko izvede za določitev njene kvalitativne ali kvantitativne sestave. V skladu s tem se razlikuje med kvalitativno in kvantitativno analizo.
S kvalitativno analizo je mogoče ugotoviti, iz katerih kemičnih elementov je analit sestavljen in kateri ioni, skupine atomov ali molekul so vključeni v njegovo sestavo. Pri preučevanju sestave neznane snovi je kvalitativna analiza vedno pred kvantitativno, saj je izbira metode za kvantitativno določanje sestavnih delov analita odvisna od podatkov, pridobljenih pri njegovi kvalitativni analizi.
Kvalitativna kemijska analiza večinoma temelji na preoblikovanju analita v neko novo spojino, ki ima značilne lastnosti: barva, določeno agregatno stanje, kristalna ali amorfna struktura, specifičen vonj, itd. Kemično preobrazbo, ki se v tem primeru zgodi, imenujemo kvalitativna analitična reakcija, snovi, ki to preobrazbo povzročijo, pa reagenti (reagenti).
Na primer, za odpiranje β-ionov v raztopini, analizirano raztopino najprej nakisamo s klorovodikovo kislino, nato pa dodamo raztopino kalijevega heksacianoferata (II). V prisotnosti modre oborine železovega heksacianoferata (II) (prusko modro):
Drug primer kvalitativne kemijske analize je odkrivanje amonijevih soli s segrevanjem analita z vodno raztopino natrijevega hidroksida. Amonijevi ioni v prisotnosti β-ionov tvorijo amoniak, ki ga prepoznamo po vonju ali modri barvi mokrega rdečega lakmusovega papirja:
V navedenih primerih sta raztopini kalijevega heksacianoferata (II) in natrijevega hidroksida reagenta za in -ione.
Pri analizi zmesi več snovi s podobnimi kemičnimi lastnostmi jih predhodno ločimo in šele nato izvedemo značilne reakcije za posamezne snovi (ali ione), zato kvalitativna analiza ne zajema le posameznih reakcij za odkrivanje ionov, temveč tudi metode za njihovo ločitev.
Kvantitativna analiza vam omogoča, da določite količinska razmerja sestavnih delov dane spojine ali zmesi snovi. V nasprotju s kvalitativno analizo kvantitativna analiza omogoča določitev vsebnosti posameznih komponent analita ali celotne vsebnosti analita v testnem izdelku.
Metode kvalitativne in kvantitativne analize, s katerimi je mogoče določiti vsebnost posameznih elementov v analitu, imenujemo elementarna analiza; funkcionalne skupine - funkcionalna analiza; posamezne kemične spojine, za katere je značilna določena molekulska masa – molekularna analiza.
Nabor različnih kemičnih, fizikalnih in fizikalno-kemijskih metod ločevanja in določanja posameznih strukturnih (faznih) komponent heterogenih! sistemi, ki se razlikujejo po lastnostih in fizična struktura in so med seboj omejeni z vmesniki, se imenuje fazna analiza.
Predmet in naloge analitične kemije.
Analitična kemija imenujemo znanost o metodah kvalitativnega in kvantitativnega preučevanja sestave snovi (ali njihovih zmesi). Naloga analitične kemije je razviti teorijo kemijskih in fizikalno-kemijskih metod analize in delovanja v znanstvenih raziskavah.
Analitična kemija je sestavljena iz dveh glavnih delov: kvalitativno analizo sestoji iz "odpiranja", tj. odkrivanje posameznih elementov (ali ionov), ki sestavljajo analit. Kvantitativna analiza je določiti količinsko vsebnost posameznih komponent kompleksna snov.
Praktični pomen analitične kemije je velik. S pomočjo kemičnih metod. analize so zakoni odprti: določena je konstantnost sestave, večkratna razmerja atomske mase Ugotovljeni so bili elementi, kemični ekvivalenti, formule številnih spojin.
Analitična kemija prispeva k razvoju naravoslovnih ved – geokemije, geologije, mineralogije, fizike, biologije, tehnoloških disciplin, medicine. Kemijska analiza je osnova sodobnega kemičnega in tehnološkega nadzora vseh industrij, v katerih se analizirajo surovine, izdelki in odpadki proizvodnje. Na podlagi rezultatov analize presojajo potek tehnološkega procesa in kakovost izdelkov. Kemijske in fizikalno-kemijske analizne metode so osnova za vzpostavitev državnega standarda za vse proizvedene izdelke.
Vloga analitične kemije pri organizaciji spremljanja je velika okolje... To je monitoring onesnaženosti površinskih voda, tal s HM, pesticidi, naftnimi derivati, radionuklidi. Ena od nalog spremljanja je oblikovanje meril, ki določajo meje možne okoljske škode. Na primer MPC - največja dovoljena koncentracija- to je takšna koncentracija, da ob izpostavljenosti človeškemu telesu, občasno ali skozi vse življenje, neposredno ali posredno preko ekoloških sistemov, ni bolezni ali sprememb zdravstvenega stanja, ki bi jih bilo mogoče zaznati sodobne metode takoj ali v daljnem življenju. Za vsako kem. snov ima svojo MPC vrednost.
Klasifikacija metod kvalitativne analize.
Ko raziskujejo novo spojino, najprej ugotovijo, iz katerih elementov (ali ionov) je sestavljena, nato pa količinske odnose, v katerih se nahajajo. Kvalitativna analiza je zato običajno pred kvantitativno analizo.
Vse analitične metode temeljijo na pridobivanju in merjenju analitični signal, tiste. kakršna koli manifestacija kemične oz fizične lastnosti snov, ki se lahko uporabi za določitev kvalitativne sestave analiziranega predmeta ali za kvantificiranje sestavin, ki jih vsebuje. Analizirani objekt je lahko posamezna povezava v katerem koli agregatnem stanju. mešanica spojin, naravni objekt (tla, ruda, mineral, zrak, voda), industrijski proizvodi in hrana. Pred analizo se izvede vzorčenje, mletje, sejanje, povprečenje itd. Predmet, pripravljen za analizo, se imenuje vzorec ali vzorec.
Metoda je izbrana glede na nalogo. Analitične metode kvalitativno analizo po načinu izvedbe delimo na: 1) analizo "suho" in 2) analizo "mokro".
Suha analiza izvaja s trdnimi snovmi. Razdeljen je na pirokemične in brusilne metode.
Pirokemični (grško - ognjeni) tip analize se izvaja s segrevanjem preskusnega vzorca v plamenu plinskega ali alkoholnega gorilnika, izvaja se na dva načina: pridobivanje barvnih "biserov" ali barvanje plamena gorilnika.
1. "Biseri"(francosko - biseri) nastanejo z raztapljanjem v talini soli NaNH 4 PO 4 ∙ 4 H 2 O, Na 2 B 4 O 7 ∙ 10 H 2 O - boraks) ali kovinskih oksidov. Z opazovanjem barve pridobljenih biserov "očala" ugotovijo prisotnost določenih elementov v vzorcu. Tako na primer kromove spojine naredijo biserno zeleno, kobalt - modro, mangan - vijolično-ametist itd.
2. Barvanje plamena- hlapne soli mnogih kovin, ko jih vnesemo v nesvetleč del plamena, ga obarvajo v različne barve, na primer natrij - intenzivno rumena, kalij - vijolična, barij - zelena, kalcij - rdeča itd. Te vrste analiz se uporabljajo v predhodnih testih in kot "hitra" metoda.
Analiza drgnjenja. (1898. Flavitsky). Preizkusni vzorec se zmelje v porcelanski malti z enako količino trdnega reagenta. Barvo nastale spojine ocenjujemo glede na prisotnost določenega iona. Metoda se uporablja pri predhodnih preizkusih in »ekspresnih« analizah na terenu za analizo rud in mineralov.
2.Mokra analiza je analiza vzorca, raztopljenega v topilu. Najpogosteje uporabljeno topilo je voda, kisline ali alkalije.
Glede na način izvedbe se metode kvalitativne analize delijo na frakcijske in sistematične. Metoda frakcijske analize- To je določanje ionov z uporabo specifičnih reakcij v katerem koli zaporedju. Uporablja se v agrokemičnih, tovarniških in živilskih laboratorijih, ko je znana sestava preskusnega vzorca in je potrebno le preveriti odsotnost nečistoč ali v predhodnih testih. Sistematična analiza - gre za analizo v strogo določenem zaporedju, pri kateri se vsak ion zazna šele potem, ko so zaznani in odstranjeni moteči ioni.
Glede na količino snovi, vzete za analizo, pa tudi od tehnike izvajanja operacij, so metode razdeljene na:
- makroanaliza - izvaja se v sorazmerno velikih količinah snovi (1-10 g). Analiza se izvaja v vodnih raztopinah in v epruvetah.
-mikroanaliza - raziskuje zelo majhne količine snovi (0,05 - 0,5 g). Izvaja se bodisi na traku papirja, urnem steklu s kapljico raztopine (analiza kapljic) ali na stekelcu v kapljici raztopine, dobimo kristale, glede na obliko katerih je snov postavljena pod mikroskop (mikrokristaloskopski).
Osnovni pojmi analitične kemije.
Analitične reakcije - to so reakcije, ki jih spremlja jasno viden zunanji učinek:
1) obarjanje ali raztapljanje oborine;
2) sprememba barve raztopine;
3) nastajanje plina.
Poleg tega sta za analitične reakcije naloženi še dve zahtevi: ireverzibilnost in zadostna hitrost reakcije.
Snovi, pod vplivom katerih potekajo analitične reakcije, se imenujejo reagenti ali reagenti. Vse kem. Reagenti so razdeljeni v skupine:
1) od kemična sestava(karbonati, hidroksidi, sulfidi itd.)
2) glede na stopnjo čiščenja glavne komponente.
Pogoji za izvajanje kem. analiza:
1. Reakcijsko okolje
2. Temperatura
3. Koncentracija določenega iona.
sreda. Kisla, alkalna, nevtralna.
Temperatura. Najbolj kemični. reakcije potekajo v sobnih pogojih "na mrazu", včasih pa je potrebno ohladiti pod pipo. Pri segrevanju se pojavijo številne reakcije.
Koncentracija je količina snovi, ki jo vsebuje določena masna ali volumetrična količina raztopine. Reakcija in reagent, ki lahko povzročita opazen zunanji učinek, ki ji je lasten tudi z zanemarljivo koncentracijo analita, se imenujeta občutljivo.
Za občutljivost analitičnih reakcij je značilno:
1) omejevanje redčenja;
2) omejevanje koncentracije;
3) najmanjši volumen izjemno razredčene raztopine;
4) meja zaznavanja (odprti minimum);
5) indikator občutljivosti.
Omejitev redčenja Vlim - največji volumen raztopine, v kateri je mogoče najti en gram določene snovi (v več kot 50 poskusih od 100 poskusov) z uporabo dane analitske reakcije. Mejna razredčitev je izražena v ml/g.
Na primer, ko bakrovi ioni reagirajo z amoniakom v vodni raztopini
Cu 2+ + 4NH 3 = 2+ svetlo modri kompleks
Mejna razredčitev bakrovega iona je (Vlim = 2,5 · 10 5 mg / l), t.j. bakrove ione lahko odkrijemo s to reakcijo v raztopini, ki vsebuje 1 g bakra v 250.000 ml vode. V raztopini, ki vsebuje manj kot 1 g bakra (II) v 250.000 ml vode, je teh kationov nemogoče zaznati z zgornjo reakcijo.
Mejna koncentracija Сlim (Cmin) - najnižja koncentracija, pri kateri je mogoče zaznati analit v raztopini z dano analitično reakcijo. Izraženo v g / ml.
Mejna koncentracija in mejno redčenje sta povezani z razmerjem: Сlim = 1 / V lim
Na primer, kalijeve ione v vodni raztopini odpremo z natrijevim heksanitrokobaltatom (III)
2K + + Na 3 [Co (NO 2) 6] ® NaK 2 [Co (NO 2) 6] ¯ + 2Na +
Mejna koncentracija K + ionov v tej analitski reakciji je enaka C lim = 10 -5 g / ml, t.j. kalijevega iona z navedeno reakcijo ni mogoče odpreti, če je njegova vsebnost manjša od 10 -5 g v 1 ml analizirane raztopine.
Najmanjša prostornina izjemno razredčene raztopine Vmin- najmanjši volumen analizirane raztopine, ki je potreben za odkrivanje snovi, ki se odkrije s to analitično reakcijo. Izraženo v ml.
Meja zaznavanja (minimum odpiranja) m- najmanjša masa analita, ki jo dani AN nedvoumno odkrije. reakcijo v minimalnem volumnu izjemno razredčene raztopine. Izraženo v μg (1 μg = 10 -6 g).
m = C lim V min × 10 6 = V min × 10 6 / V lim
Indeks občutljivosti določi se analitični odziv
pС lim = - lg C lim = - lg (1 / Vlim) = lg V lim
An. reakcija je bolj občutljiva, čim manjši je njen odprti minimum, najmanjši volumen izjemno razredčene raztopine in večja je mejna razredčitev.
Mejna vrednost zaznavanja je odvisna od:
1. Koncentracije preskusne raztopine in reagenta.
2. Trajanje tečaja an. reakcije.
3. Način opazovanja zunanjega učinka (vizualno ali z napravo)
4. Izpolnjevanje pogojev za izvajanje an. Reakcije (t, pH, količina reagenta, njegova čistost)
5. Prisotnost in odstranitev nečistoč, tujih ionov
6. Individualne značilnosti analitičnega kemika (natančnost, ostrina vida, sposobnost razlikovanja barv).
Vrste analitskih reakcij (reagenti):
Specifično- reakcije, ki omogočajo določanje danega iona ali snovi v prisotnosti drugih ionov ali snovi.
Na primer: NH4 + + OH - = NH 3 (vonj) + H 2 O
Fe 3+ + CNS - = Fe (CNS) 3 ¯
krvavo rdeča
Selektivno- reakcije omogočajo selektivno odpiranje več ionov hkrati z enakim zunanjim učinkom. Manj ionov se odpre dani reagent, višja je njegova selektivnost.
Na primer:
NH 4 + + Na 3 = NH 4 Na
K + + Na 3 = NaK 2
Skupinske reakcije (reagenti) vam omogočajo, da zaznate celotno skupino ionov ali neke vrste spojin.
Na primer: kationi skupine II - skupinski reagent (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
Tečajno delo
Metode kvalitativne in kvantitativne analize. Metoda za določanje kationa Cu2+
Uralsk-2013
Uvod
Kvalitativna analiza
1 "Suha" metoda analize
2 "Mokra" metoda analize
Kvantitativna analiza
3 Redox titracija. Jodometrija
Ločitev predlagane mešanice
Metode in postopek za določanje kationa Cu2+
1 Splošne značilnosti kationov V analatske skupine
Zaključek
ločevanje čiščenja mešanice kationov
Uvod
Tarča seminarska naloga- študij metod za ločevanje zmesi, upoštevanje metod kvalitativne in kvantitativne analize.
V skladu s tem ciljem se rešujejo naslednje naloge: opredeliti metode kvalitativne in kvantitativne analize, preučiti metode in metode za določanje kationa Cu2 +, analizirati lastnosti snovi v predlagani zmesi, identificirati metodo čiščenje in detekcija predlaganega kationa
Predmet raziskave - metode analize zmesi kationov
Predmet raziskave v tem delu je kation Cu2+.
Relevantnost dela. Glavna praktična naloga analitične kemije je določiti sestavo snovi in njihovih zmesi. Za kontrolo surovin, polizdelkov in končnih izdelkov v kemični in farmacevtski industriji je potrebno poznavanje teorije in metod izvajanja kemičnih analiz, poznavanje kemičnih analiznih metod.
Naloga kvalitativne analize je ugotoviti sestavo snovi, torej ugotoviti, iz katerih atomov, molekul, ionov itd. snov je sestavljena. Kvalitativno analizo lahko izvedemo s kemično, fizikalno-kemijsko in fizikalne metode.
Kemijske metode temeljijo na uporabi analitskih reakcij, izvedenih z analitom z uporabo reagentov. Analitično reakcijo naj spremljajo takšne spremembe v sistemu, ki jih lahko posnamemo vizualno ali s pomočjo ene ali druge naprave. Če spremembo, na podlagi katere je mogoče sklepati, da so v analitu prisotne določene komponente, opazimo vizualno, potem ustrezna metoda spada v klasično kemično metodo.
Kvalitativno analizo je mogoče izvesti brez pomoči analitične reakcije, temveč z izvajanjem določenih fizičnih operacij. Ustrezne metode so fizične. Ker se pri analizi s fizikalno-kemijskimi in fizikalnimi metodami uporabljajo posebni instrumenti, se te metode pogosto imenujejo instrumentalne.
S kvantitativno analizo je mogoče ugotoviti elementarno in molekularno sestavo preiskovanega predmeta oziroma vsebnost njegovih posameznih komponent.
Glede na predmet raziskave ločimo anorgansko in organsko analizo. Po drugi strani se delijo na elementarne analize, katerih naloga je ugotoviti količino elementov (ionov) v analiziranem objektu, na molekularne in funkcionalne analize, ki dajejo odgovor o količinski vsebnosti radikalov, spojin in tudi funkcionalne skupine atomov v analiziranem objektu.
1. Kvalitativna analiza
Analizirani vzorec v večini primerov vsebuje več komponent v različnih razmerjih. Za ločevanje in koncentriranje komponent analizirane mešanice se uporabljajo metode obarjanja, soprecipitacije, ekstrakcije, kromatografije, elektrolize, elektroforeze, destilacije, sublimacije, conskega taljenja, flotacije itd. Večina metod ločevanja temelji na principu selektivne porazdelitve. komponent vzorca med dvema ločevalnima fazama. Vzorčna komponenta, ki jo je treba odpreti, se po možnosti v celoti prenese v eno od faz.
Za analizo kompleksnih večkomponentnih mešanic se uporablja metoda zaporednega ločevanja s pomočjo skupinskih reagentov majhnih skupin ionov. Nadaljnja analiza teh skupin se izvaja po frakcijski metodi, po potrebi pa se v vsaki skupini dodatno loči. Strogo zaporedje ločevanja skupin z uporabo skupinskih reagentov se imenuje sistematična analiza. Skupine ionov, ki so zaporedno ločene v sistematičnem poteku analize, se imenujejo analitične skupine. So osnova za analitično klasifikacijo ionov. Za različne sheme sistematične analize je sestava analitskih skupin različna, odvisna je od uporabljenih skupinskih reagentov in pogojev nanašanja. Tako se v praksi za analizo mešanic elementov uporablja kombinacija frakcijske in sistematične analize.
Obstaja več shem za sistematično analizo mešanic ionov. Pri njih se za namene ločevanja najbolj uporablja precipitacija, sledita ekstrakcija in distribucija (papir) ter ionsko izmenjalna kromatografija. Pred sistematično analizo se običajno opravijo predhodni frakcijski reakcijski testi. Njihovi rezultati skupaj z drugimi podatki o lastnostih in predvideni sestavi vzorca pomagajo izbrati eno ali drugo shemo za sistematičen potek analize.
Kvalitativna analiza vam omogoča, da ugotovite, kateri elementi, molekule so vključeni v analizirani vzorec ali kateri so odsotni. Analiza ne organska snov običajno gre za vodne raztopine soli, kislin in baz, v raztopinah katerih se disociirajo na ione. Zato potekajo reakcije med prostimi ioni in neposredno se ne odpirajo elementi, temveč ioni, ki jih tvorijo (kationi in anioni). Na primer, za odpiranje klora v HCl ali v raztopinah klorida, nanje delujemo z raztopino AgNO3. Hkrati izpade značilna bela skutna oborina AgCI:
Bistvo obravnavane reakcije je interakcija ionov Ag + in Cl- v raztopini. Toda če bi bil klor prisoten v obliki ClO3 - - kloratnega iona - ali v obliki nedisociiranih molekul kloroforma CHCl3, potem do te reakcije ne bi prišlo. Zato je jasno, da s to reakcijo ne odkrivamo elementa klora, temveč Cl-ion. Če element tvori ione različne valence, so za vsakega od njih značilne lastne reakcije.
Zato kvalitativno analizo anorganskih snovi delimo na analizo kationov in analizo anionov kompleksne snovi.
Pri kemični kvalitativni analizi se uporabljata dve vrsti reakcij:
· detekcijske reakcije (odkrivanje ionov);
· reakcije ločevanja ionov.
Reakcije zaznavanja - analitični signal - mora spremljati vizualni učinek:
· obarjanje oborine določene barve in strukture;
· sprememba barve raztopine;
· Nastajanje plina;
· izginotje barve;
· raztapljanje oborine.
Tako se ti znaki uporabljajo za presojo prisotnosti ali odsotnosti iona.
Separacijske reakcije se uporabljajo pri sistematični analizi, ko prisotnost nekaterih ionov moti detekcijo drugih ionov, medtem ko se uporabljajo reagenti, ki lahko ločijo enega ali več ionov: v obliki oborine; z raztapljanjem oborine.
Zahteve za ločitev:
· reakcije morajo biti hitre;
· proizvodi morajo imeti nizko topnost za popolno obarjanje;
· nastale oborine morajo imeti kristalno strukturo.
Metode za izvajanje analitičnih reakcij
V nekaterih primerih se snovi analizirajo suhe, t.j. ne da bi jih prenesli v raztopino, v drugih primerih pa - z mokro metodo.
1 "Suha" metoda analize
Pri izvajanju analize po "suhi" metodi so snovi in reagenti, ki se preiskujejo, v trdnem stanju. Večina teh določitev je povezana s segrevanjem in tvorijo skupino pirokemičnih analiznih metod. Sem spadajo metoda barvanja s plamenom, metoda barvanja "biserov" boraksa, sode in drugih spojin, metoda segrevanja v žarilni cevi itd. Metoda mletja praškov se imenuje tudi "suhe" metode analiza.
Pri izvajanju reakcij na suh način se snovi vzamejo v trdni obliki in običajno segrejejo visoka temperatura... Analitični signal je:
· obarvanje plamena s hlapnimi solmi nekaterih kovin – na podlagi sposobnosti določenih elementov in njihovih spojin (alkalijskih, zemeljskoalkalijskih kovin, bakra, bora itd.), da obarvajo plamen v določeno barvo. Na primer: natrij je rumen, kalij je vijoličen, kalcij je opečnato rdeč, stroncij je karmin rdeč, barij je rumenkasto zelen, baker je svetlo zelen. Preizkus prisotnosti iona se izvede s skrbno očiščeno platinasto ali nikromovo žico, katere en konec je ztopljen v stekleno cev majhnega premera, drugi pa upognjen v majhno zanko (ušesce). Jeziček žareče žice se vstavi v analit in nato v najbolj vroč del plinskega gorilnika.
· nastanek barvnih biserov (očal). Nekatere snovi pri topljenju z natrijevim tetraboratom Na2B4O7?10H2O, "fosfatno soljo" NaNH4HPO4?4H2O in drugimi spojinami dajejo barvna stekla - "bisere". Za pridobitev "bisera" boraksa se uho vroče platinaste žice vstavi v trden boraks, segreje v plamenu gorilnika, dokler ne preneha nabrekanje, ohladi in se dotakne dobljenega "bisera" analita. uho žice se ponovno vstavi v plamen gorilnika in nato ohladi. Biserna barva se uporablja za presojo prisotnosti tega ali onega elementa. Če snov sploh ne sublimira, v njeni sestavi ni hlapnih sestavin. Prisotnost določenih spojin lahko ocenimo po barvi sublimata. Torej, amonijeve soli, klorid in bromid živega srebra, oksidi arzena in antimona dajejo beli sublimat, žveplove spojine živega srebra in arzena, živosrebrov jodid, žveplo - rumeni sublimat; druge spojine živega srebra, arzena, jodidov - siva ali črna sublimacija. Skupaj s sublimacijo med segrevanjem lahko pride do sproščanja različnih plinov in hlapov, kar bo zagotovilo informacije o kvalitativni sestavi snovi. Na primer, kisik se sprosti, če so v analiziranem vzorcu prisotni permanganati, nitrati, peroksidi itd.; ogljikov monoksid (IV) CO2 se sprošča pri razgradnji karbonatov; dušikovi oksidi - med razgradnjo nitratov in nitritov; vodna para - med razgradnjo kristalnih hidratov, hidroksidov, organskih spojin itd. Grelna cev je epruveta iz ognjevzdržnega stekla ali kremena dolžine 5-6 cm in premera 0,5 cm.V cev vlijemo manjšo količino analita, počasi in previdno segrejemo v plamenu gorilnika in opazimo pojav.
· Metoda mletja v prahu. Prisotnost ionov enega ali drugega elementa zaznamo s tvorbo spojin z značilno barvo ali vonjem. Torej, pri mletju mešanice amonijevega tiocianata NH4NCS ali kalijevega tiocianata KNCS s solmi Fe3 + se pojavi rdeče-rjava barva in modra s solmi Co2 +. Mletje se izvaja v porcelanski malti ali na posebni porcelanski plošči.
Vse »suhe« metode analize se uporabljajo samo za pomožne oz definicije testov.
2 "Mokra" metoda analize
Pri mokri analizi preskusno snov prenesemo v raztopino z uporabo destilirane vode, mineralnih kislin, vodne raztopine amoniaka, močne alkalije, nekaterih organskih topil itd., in raztopino analiziramo. Posledično je mehanizem nastalih reakcij mogoče predstaviti le z ionsko enačbo. Na primer, za reakcijo Pb (NO3) 2 + 2KI? PbI2? + 2KNO3, je enačba v ionski obliki:
Pb2 + + 2I-? PbI2?.
Iz ionske enačbe je razvidno, da oborina PbI2 nastane z interakcijo kationov Pb2 + in I- anionov. Isti element lahko obstaja v raztopinah v obliki različnih ionov:
Fe3 + - Fe2 +; Zn2 + - ZnO22 -; + - MnO4- - MnO42 -; + - SnO22- - SnO32- itd.
Vsak od teh ionov ima svoje značilne reakcije. Reakcije potekajo po "mokri" metodi v kemičnih ali centrifugalnih epruvetah in na filtrirnem papirju.
Razvrstitev metod po količini snovi
Glede na maso analita in prostornino raztopin se analizne metode delijo na makro-, polmikro-, mikro-, ultramikro-, submikro- in subultramikrometode. V skladu s tem se razlikuje tudi tehnika izvajanja posameznih operacij.
Najbolj razširjena analiza je polmikrometoda z elementi mikroanalize. Ta metoda ima številne prednosti: za izvedbo reakcije se porabi majhna količina analita in reagentov; čas, porabljen za analizo, se zmanjša z zamenjavo filtracije usedlin s centrifugiranjem; Emisija škodljivih plinastih snovi se močno zmanjša, s čimer se izboljšajo sanitarno-higienski pogoji dela.
3 Mikrokristaloskopska metoda analize
Kristale značilne oblike dobimo tako, da kapljico raztopine ali kristala reagenta vnesemo v kapljico preiskovane snovi, ki je postavljena na stekelce. Ko voda izhlapi po obodu kapljice, se pojavijo kristali reakcijskega produkta značilne oblike, ki jih pregledamo pod mikroskopom.
Pri izvajanju analitične reakcije je treba ustvariti določene pogoje, odvisno od lastnosti nastalih produktov, saj bo drugače rezultat reakcije nezanesljiv. Ti pogoji vključujejo:
) pH raztopine - ustrezen medij - je eden najpomembnejših pogojev za reakcijo, ki se po potrebi ustvari z dodajanjem kisline ali alkalije v raztopino. Analizirani raztopini po kapljicah dodamo kislino ali alkalijo do želene pH vrednosti, pri čemer nenehno preverjamo na barvni lestvici univerzalnega indikatorja;
) temperatura - za pridobitev analitičnega signala je treba izvesti nekatere reakcije pri segrevanju v vodni kopeli ali plamenu alkoholne žarnice, saj je na mrazu ali pri sobna temperatura ne minejo;
) koncentracija - mora biti dovolj velika, sicer pri nizkih vrednostih koncentracije reakcija preneha delovati. Razlog za izpolnjevanje pogoja zadostne koncentracije: vsaka snov se lahko obori le, če se tvori v raztopini v koncentraciji, ki v teh pogojih presega njeno topnost. Če je snov zelo težko raztopiti, se obori tudi pri zelo nizki koncentraciji iona, ki ga odkrivamo: ustrezna reakcija se imenuje občutljiva. In s precejšnjo topnostjo nastale spojine reakcija ni zelo občutljiva in uspe le z odkritjem visoke koncentracije iona. Enako velja za reakcije, ki jih spremlja sprememba barve.
Kvantitativno je občutljivost reakcij označena z medsebojno povezanimi kazalniki: minimalno odprtje in mejno razredčenje. Najmanjša količina, ki jo je mogoče odpreti, je najmanjša količina snovi ali iona, ki se lahko odpre z dano reakcijo, izražena v mikrogramih (m) (10-6 g). Odprti minimum ne označuje v celoti občutljivosti reakcije, ker ni pomembna le absolutna količina, temveč tudi koncentracija ustrezne snovi ali iona v raztopini. Zato je navedena tudi mejna razredčitev, ki označuje najnižjo koncentracijo snovi (iona), pri kateri jo je mogoče zaznati. Mejna razredčitev je izražena kot razmerje med maso snovi in maso raztopine (G).
Obstaja razmerje med minimalnim odprtjem m (izraženim v mikrogramih) in mejno razredčitvijo (G)
kjer je V prostornina raztopine, ml.
Občutljivost reakcij, ki se uporabljajo za odpiranje istega iona, je različna.
Na primer, za ion Cu2 +:
Reagent Ustvarjena spojina Reakcijski učinek Najmanj odpiranje, mg Mejna razredčitev 1: G1. HCI H Zelena barva raztopine 11: 500002. NH3СI2 Modra barva raztopine 0,2 0,21: 2500003. Cu2K4 Rjava barva raztopine / oborine 0,021: 2500000
Tako je najbolj občutljiva reakcija št. 3 s K4, ki omogoča odkrivanje 50-krat manj bakra v raztopini kot pod delovanjem HCI in 10-krat manj kot pod delovanjem NH3.
4 Frakcijska in sistematična analiza
Obstajata dve metodi za izvedbo kvalitativne analize zmesi kationov in anionov.
Frakcijska analiza (metoda) je v tem, da je analizirana raztopina razdeljena na veliko število porcij in v vsakem od njih se s specifičnimi reakcijami zaznajo posamezni ioni. Specifična reakcija na dani ion je reakcija, ki omogoča, da se odpre v mešanici z drugimi ioni s specifičnimi reagenti. Prednost metode je hitrost analize. Vendar je na ta način mogoče odkriti le nekaj ionov, saj je število specifičnih reakcij majhno. Pogosto so v raztopini prisotni ioni, ki motijo določanje. Če je učinek teh ionov težko odpraviti, se uporabi sistematična ali zaporedna analiza.
Med sistematično analizo opazimo določeno zaporedje odkrivanja želenih ionov. V tem primeru se je treba poleg reakcij odpiranja posameznih ionov zateči k reakcijam njihovega ločevanja drug od drugega s skupinskimi reagenti. Vrstni red ločevanja ionov po skupinskih reagentih je treba izvesti v določenem zaporedju, ki ga ne smemo kršiti. V sistematičnem poteku analize se ioni izolirajo iz kompleksne zmesi ne enega za drugim, temveč v celih skupinah, pri čemer se uporablja enako razmerje med njimi in delovanjem skupinskih reagentov.
Metodologija za izvajanje osnovnih operacij polmikroanalize
Številne analitične reakcije temeljijo na reakciji obarjanja. Analizirani raztopini v stožčasti epruveti po kapljicah dodamo ustrezen reagent. Pri obarjanju je potrebno raztopino mešati. Po nastanku padavin je potrebno preveriti popolnost padavin. Če želite to narediti, potem, ko tekočina nad oborino postane prozorna, dodajte še eno kapljico usedline. Če se v raztopini ne pojavi motnost, je dosežena popolnost padavin. Če ne, dodajte še nekaj kapljic precipitanta. Če je treba raztopino segreti za padavine, potem cevi postavimo v vodno kopel. Centrifugiranje se uporablja za ločevanje oborine od raztopin v kvalitativni analizi. Zato se analiza izvaja v koničnih centrifugalnih epruvetah. Po koncu centrifugiranja na dnu epruvete ostane gosta usedlina, medtem ko se centrifugat (supernatant) zbistri in zlahka loči od usedline s pipeto ali drenažo. Če analiziramo oborino, jo pred raztapljanjem 2-3 krat speremo z majhno količino destilirane vode, pri čemer se filtrat vsakič loči s centrifugiranjem. Da bi zmanjšali topnost oborine, dodamo v vodo za izpiranje nekaj kapljic precipitatorja. Raztapljanje oborine poteka s počasnim (po kapljicah) dodajanjem topila k oborini ob hkratnem mešanju s stekleno palico. Po potrebi zmes segrejemo v vodni kopeli.
5 Metode za ločevanje zmesi kationov
Uporaba različnih skupinskih reagentov je omogočila razvoj različnih analitičnih klasifikacij kationov (in anionov). Najbolj razširjene so sulfidne, kislinsko-bazične in amoniak-fosfatne klasifikacije.
Razvrstitev sulfidov, ki jo je že leta 1871 predlagal N.A. Menshutkin in od takrat je večkrat doživel različne spremembe in se izboljšal z uporabo novih reagentov in eksperimentalnih tehnik. Metoda analize vodikovega sulfida, ki temelji na klasifikaciji sulfidov, ima dve glavni pomanjkljivosti: strupenost vodikovega sulfida zahteva posebej opremljene kemične laboratorije; analiza je zamudna.
Sheme kvalitativne kemične analize z uporabo H2S
Klasična vodikov sulfid (sulfidna) shema ločevanja kationov v skupine
Št. skupine Kationi Skupinski reagent Ustvarjene spojine Opomba Ili +, Na +, , K +, Rb +, Cs +, Mg2 + Brez kationov v raztopini amonijevega pufra predhodno odprite IICa2 +, Sr2 +, Ba2 +, Ra2 + (NH4) 2CO3 v amonijevem pufru p-rheOs. karbonati pri obremenitvi IIIBe2 +, Zn2 +, Al3 +, Y3 +, Sc3 +, lantanidi, aktinidi, 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 v amoniju pufer p-rheOs. sulfidi in hidroksidi raztopina nevtralnega NH4OH (brez ) nasičiti plin. H2S (ali dodana raztopina H2S v acetonu). V prisotnosti (, F?, ), se tudi II skupina obori, zato jih predhodno ločimo. lahko odstranimo z ionom Fe3 + v acetatnem pufru, z ioni Zr (IV), Ti (IV) - v klorovodikovi kislini, Sn (IV) - v p-dušikovi kislini IVAu3 +, Ag +, Bi3 +, Cd2 +, Cu2 +, Cu +, Hg2 +, Os (VII), Pb2 +, Pd (II), Pd (IV), Rh (III), Ru (III) H2S pri pH? 0,5Os. sulfidi skupin IV in V se po delovanju (NH4) 2S2 - delno oborijo sulfidi skupine IV In3 +, Zn2 +. Ioni Pb2 + (ne popolnoma), Ag +, ločeni pred obleganjem. H2S v obliki kloridov v netopni osi. pri dodajanju. HCl na originalni vzorec VAs (III, V), Ge (IV), Mo (VI), Re (VII), Sb (III, V), Se (IV), Sn (II, IV), Te (IV) (NH4 ) 2S2 delujejo na usedlino sulfidov skupin IV in V; delno padajo W (V), V (III), Au (III), Ir (III, IV), Pt (IV)
Klasična metoda vodikovega sulfida temelji na delitvi najpogostejših kovinskih spojin v 5 analitskih skupin, odvisno od odlaganja kationov s tem ali drugim splošnim reagentom. Poleg tega za skupino kationov I (K +, Na +, NH +) ni skupnega reagenta. Večina soli teh kovin je topnih. Kationi skupine II (Mg2 +, Ca2 +, Ba2 +, Sr2 +) se v nasprotju s spojinami analitične skupine I oborijo v obliki karbonatov in fosfatov in ne oborijo, v nasprotju s kationi skupin III, IV, in V v obliki sulfidov.
Običajni reagent za katione III analitične skupine (Mn2 +, Cr3 +, Zn2 +, Al3 +, Fe3 +, Ni2 +, Co2 +, T13 +) je amonijev sulfid ali vodikov sulfid v alkalnem (NH4OH) mediju in za skupino IV (Cu2 +, Cd2 +, Ag +, Bi3 +, Hg2 +, Pb2 +) in skupino V (As3 +, Sb3 +, Sn2 +) - vodikov sulfid v kislem okolju. V tem primeru so sulfidi analitične skupine V v nasprotju s sulfidi analitične skupine IV raztopljeni v amonijevem polisulfidu.
Po ločitvi kationov v skupine se izvede nadaljnje ločevanje kationov in njihovo kvalitativno odkrivanje je že znotraj določene analitične skupine.
Glavne pomanjkljivosti metode vodikovega sulfida z vidika toksikološke kemije so: 1) nepopolnost pri obarjanju in ločevanju kationov; 2) trajanje analize; 3) strupenost plinastega vodikovega sulfida in 4) nezmožnost kombiniranja kvalitativne in kvantitativne analize pri študiji enega vzorca predmeta. Praviloma je po kvalitativni analizi treba pregledati nov del predmeta, da se kvantificira najdeni element.
Nepopolnost obarjanja in ločevanja z vodikovim sulfidom je povezana predvsem z različnimi stopnjami topnosti kovinskih sulfidov. Produkti topnosti sulfidov se razlikujejo v zelo širokem območju.
Produkti topnosti sulfidov kationov nihajo ne le pri prehodu z enega kationa na drugega, tudi za isti kation niso vedno stabilni. Na primer, produkt topnosti mesnatega MPB je 1-10 15, zelenega MPB pa 6,2-10 22. Prvo modifikacijo dobimo z nasičenjem raztopine soli Mn2 + na hladnem, drugo - pri segrevanju. .
Produkti topnosti sulfidov nihajo tudi glede na pogoje njihove tvorbe: pH medija, temperaturo raztopine, hitrost in trajanje nasičenosti raztopine s plinastim vodikovim sulfidom in druge dejavnike.
Pri analizi po shemi vodikovega sulfida se elementi pogosto predhodno izolirajo iz analita v obliki hlapnih spojin z uporabo reagentov, navedenih v oklepajih: Si (HF); Se, As, Ge (HBr + Br2); Os (HNO3); Ru (HClO4); Re (H2SO4), kot tudi skupina plemenitih kovin: Au, Ag, Pt, Pd (Ir, Rh, Hg niso popolnoma izolirani).
Obarjanje poteka iz vroče raztopine, ki jo nasičimo s plinastim H2S, ki se vzdržuje pri 70-90 ° Od 10-15 minut ohladimo in ponovno nasičimo s H2S, posodo zapremo in pustimo 15 minut. V prisotnosti molibdena se po prehodu skozi H2S doda malo H2O2 in ponovno nasiči s H2S.
Skupina V je izolirana iz zmesi sulfidov z delovanjem presežka (NH4) 2S2 s šibkim segrevanjem.
Za obarjanje skupine III kislo raztopino nevtraliziramo z NH4OH (brez ), dodamo presežek, nasičimo s H2S in ponovno dodamo NH4OH. V prisotnosti motečih anionov se skupina II obori skupaj s III, zato je treba te anione najprej odstraniti. V sodobnih razmerah najlažje to storite z anionskim izmenjevalnikom. Poleg tega je najpogostejši ion se lahko ob segrevanju oborijo z ioni Fe3 + v acetatnem pufru, pa tudi z ioni Zr (IV) ali Ti (IV) v klorovodikovi kislini in ioni Sn (IV) v raztopini dušikove kisline.
Obarjanje skupine II poteka (NH4) 2CO3 s segrevanjem v raztopini amonijevega pufra.
Kot je razvidno iz zgornje klasifikacijske sheme, ko vodikov sulfid deluje na raztopino kompleksne zmesi kationov vseh skupin, se kationi skupin I in II ne oborijo v obliki sulfidov, oborjene sulfide pa je mogoče izolirati. v določenem zaporedju. To zaporedje je določeno s koncentracijo sulfidnih ionov, ki pa je neposredno odvisna od koncentracije vodikovih ionov v analizirani raztopini. Koncentracijo žveplovih ionov v raztopini nadzira šibka žveplova kislina, ki disociira v dveh stopnjah z disociacijskimi konstantama K1 oziroma K2:
H2S Û HS- + H + TO 1 = 8,9 ? 10-8Û S2- + H + K2 = 1,3? 10-13
Za reakcijo H2S? Û 2H ++ S2 ?? disociacijska konstanta
Koncentracija nasičene raztopine H2S pri normalnem tlaku in 25 ° C je enak ali manjši od 0,1 mol?L-1 Potem je 2? = 1,2? 10-21 mol L-1, torej koncentracija sulfidnega iona je obratno sorazmerna s kvadratom koncentracije vodikovih ionov. Tako je s spreminjanjem koncentracije vodikovih ionov mogoče nadzorovati koncentracijo žveplovih ionov.
Primerjava vrednosti produktov topnosti sulfidov omogoča, da jih razdelimo v dve skupini. Eden od njih ima vrednosti produktov topnosti reda 10-15-10-23, drugi - reda 10-27-10-50. Meja je med cinkovimi in kadmijevimi sulfidi: PRZnS = 2,5 × 10-22; PRCdS = 7,9 × × 10-27.
Z ustvarjanjem koncentracije žveplovih ionov, ki omogoča popolno obarjanje kadmijevega sulfida in puščanje cinkovega iona v raztopini, je možno ločiti kadmijev sulfid in vse manj topne sulfide od cinkovega sulfida in bolj topnih sulfidov.
Pogojno mejo za popolno obarjanje kadmija lahko štejemo za njegovo koncentracijo, ki je enaka 10-6 mol l-1. Za žveplove ione
Krt? L-1.
Ta koncentracija sulfidnega iona nastane v raztopini H2S pri koncentraciji H +, ki je enaka
Koncentracija kationa v analizirani raztopini je običajno blizu 0,01 mol L-1. Če je koncentracija cinka enaka tej vrednosti, potem je produkt koncentracij ionov? = 0,01? 7,9? 10-21 = 7,9? 10-23, kar je manj od vrednosti produkta topnosti cinkovega sulfida PRZnS = 2,5? 10-22.
Posledično se ion Zn2 + in vsi ioni, pri katerih so produkti topnosti sulfidov večji kot pri ZnS, ne bodo oborili.
Ravnotežje v sistemu oborina - raztopina se ne vzpostavi takoj. Znano je, da se topnost spojin sčasoma spreminja (največjo topnost imajo sveže oborjene spojine). Pri sulfidih je to predvsem posledica dejstva, da se oborijo v metastabilnih in bolj topnih modifikacijah, ki se pri skladiščenju sulfidov preobrazijo v stabilnejše in manj topne oblike. Te oblike se razlikujejo po strukturi kristalna mreža, včasih v barvi (a-MnS -roza , b -MnS - zelena) in vrednosti produktov topnosti. Zato je treba pri izračunu pogojev za ločevanje sulfidov s prilagajanjem kislosti raztopine uporabiti tabelarne vrednosti SP samo sveže oborjenih oblik (praviloma bolj topnih).
V procesih ločevanja ionov v obliki sulfidov imajo pomembno vlogo procesi sorpcije in po obarjanju (ki vodijo do nepopolne ločitve, zlasti kadmija in cinka), pa tudi tvorba stabilnih koloidov.
Kislinsko-bazična klasifikacija temelji na različni topnosti hidroksidov, kloridov, sulfatov. Skupinski reagenti te metode so raztopine kislin in baz.
Po kislinsko-bazični klasifikaciji so kationi razdeljeni v šest analitskih skupin
K +, Na +, Mg2 + No Kationi v raztopini Kloridi, sulfati in hidroksidi so topni v vodi IIBa2 +, Sr2 +, Ca2 + H2SO4Ос .: BaSO4, SrSO4, (CaSO4) Sulfati so netopni v vodi in kislinah. Ca2 + delno ostane v raztopini IIIAg +, Hg22 +, Pb2 + HClОс: AgCl, Hg2Cl2, (PbCl2) Kloridi so netopni v vodi in razredčenih kislinah. Pb2 + delno ostane v raztopini IVZn2 +, Al3 +, Sn (II, IV), Cr3 + NaOH + H2O2 Hidroksidi najvišjih oksidacijskih stanj revirja v koči. NaOHVSb (III, V), Bi3 +, Mn2 +, Fe (II, III) NH4OH + H2O2Ос .: HSbO3, Bi2O3? xH2O, MnO (OH) 2, Fe2O3? xH2O Hidroksidi so netopni NH4OHVICo2 +, Ni2 +, Cu2 +, Cd2 +, Hg2 +, (Mg2 +) NH4OH + H2O2 Hidroksidi so topni v kočah. NH4OH; magnezijev hidroksid je topen v raztopinah amonijevih soli
Preliminarni testi pomagajo optimizirati postopke ločevanja ionov ali odpiranja in interpretirati opažene signale. Med predhodnimi testi:
Določite pH z univerzalnim indikatorjem.
Preverite razmerje do 6 M HCl. Prisotnost netopne oborine kaže na možno prisotnost kloridov III. skupine, sulfatov II. skupine, SbOCl, BiOCl, PbSO4.
Preverite razmerje do presežka 2 M NaOH. Raztapljanje oborine kaže na prisotnost amfoternih hidroksidov.
Vzorec raztopimo v 2 M HCl in katione odkrijemo v ločenih vzorcih s frakcijsko metodo , K +, Na +, Ca2 +, Fe3 +, Co2 +, Mn2 +, Ni2 +, Cr3 +, Mg2 +, z uporabo specifičnih in selektivnih reakcij in maskiranjem motečih ionov.
Izvedba kislinsko-bazične analize ima določene prednosti:
· uporabljajo se kislinsko-bazične lastnosti elementov, sposobnost tvorbe kompleksov, amfoternost hidroksidov, kar je posledica njihove lege v periodični sistem elementi D.I. Mendelejev;
· toksični učinek vodikovega sulfida je izključen;
· čas, porabljen za analizo, se zmanjša.
· Metoda je preprosta, ne zahteva dragih reagentov in jo je enostavno naučiti.
· Izvaja se načelo sistematičnega poteka analize.
Slabosti metode:
· 1. Nejasna ločitev kationov v skupine zaradi razmeroma visoke topnosti PbCl2 in CaSO4 v vodi, različnih razmerij Sb (III) in Sb (V) do presežka NaOH, delnega raztapljanja Cu (OH) 2 v presežku NaOH.
· 2. Potreba po izvedbi naporne in dolgotrajne operacije pretvorbe sulfatov skupine II v karbonate.
· 3. Metoda ni uporabna v prisotnosti številnih anionov, vključno s fosfatnim ionom. V tem primeru se izvedejo bodisi zapletene operacije za odstranitev motečih anionov ali pa se izvede analiza z amoniak-fosfatno metodo.
Kislinsko-bazična metoda (kot tudi metoda vodikovega sulfida) je bistveno zapletena zaradi prisotnosti PO43-iona, zato v prisotnosti tega iona amoniak-fosfatna metoda pridobi določene prednosti.
Metoda temelji na uporabi različnih topnosti fosfatov v vodi, močnih in šibke kisline, alkalij in raztopino amoniaka. shema analize. Poleg tega v v tem primeru je treba s frakcijsko metodo ugotoviti prisotnost ali odsotnost ionov Na +, K +, NH4 +, ki jih bomo uvedli v nadaljnjem poteku analize, ter kationov, ki olajšajo ali ovirajo analizo. Sem spadajo Fe2 +, Fe3 +, As (III), As (V), Sn (II), Sn (IV), Cr3 +.
Razvrstitev kationov po shemi amoniak-fosfat
Št. skupine Kationi Skupinski reagent Nastale spojine Opombe I Na +, K + No Fosfati p-we v vodi III podskupina: Li +, Mg2 +, Ca2 +, Ba2 +, Sr2 +, Mn2 +, Fe2 + II podskupina: Al3 +, Cr3 +, Fe3 +, Bi3 + (NH4) 2HPO4 + NH4OHLi3PO4, MgNH4PO4, Fe4, CaHP , SrHPO4, BaHPO4, AlPO4, CrPO4, FePO4, BiPO4 Fosfati so netopni v vodi in NH4OH. Fosfati I podskupine r-we v CH3COOH. Fosfati podskupine II so netopni v СН3СООН, p-we v HClIIICo2 +, Ni2 +, Cu2 +, Zn2 +, Cd2 +, Hg2 + NH4OH P-we fosfati v NH4OHIVA (III, V), Sb (III, V), Sn (II, IV) HNO3HSbO3, H2SnO3, H3AsO4 Metaolanske in metastimonske kisline so netopne in adsorbirajo H3AsO4VAg +, Kloridi Pb2 + HClAgCl, Hg2Cl2, PbCl2 so netopni v vodi in razredčenih kislinah
Po opravljenih predhodnih testih se začne sistematična analiza.
Prednosti metode:
· Vodikov sulfid se ne uporablja.
· Prisotnost iona ne moti
· Ob ohranjanju vseh prednosti sistematične analize je značilna hitrost in relativno visoka ločljivost ločevanja.
Slabosti metode
· Potreba po odpiranju veliko število ionov s frakcijskimi metodami v fazi predhodnih preskusov.
· Analiza zahteva dodatek SnCl4, Na2HPO4, FeCl3.
· Potreba po pretvorbi raztopin klorovodikove kisline v raztopine dušikove kisline in obratno.
2. Kvantitativna analiza
Kvantitativna analiza je del analitične kemije, katerega naloga je določiti količino (vsebino) elementov, ionov, funkcionalnih skupin, spojin ali faz v analiziranem objektu. Poleg kvalitativne analize je kvantitativna analiza ena glavnih vej analitične kemije. Glede na predmet raziskave ločimo anorgansko in organsko analizo, ki pa je razdeljena na elementarno, funkcionalno in molekularno analizo. Poleg specifičnosti in občutljivosti je pomembna značilnost kvantitativnih analiznih metod natančnost, to je vrednost relativne napake določanja; natančnost in občutljivost pri kvantitativni analizi je izražena v odstotkih. Na klasiko kemične metode kvantitativna analiza vključuje gravimetrično analizo, ki temelji na natančnem merjenju mase analita, pa tudi volumetrično analizo. Slednja vključuje titrimetrično analizo - metodo merjenja volumna raztopine reagenta, porabljenega za reakcijo z analitom, in plinsko volumetrično analizo - metodo merjenja prostornine analiziranih plinastih produktov. V okviru predmeta analitična kemija se podrobno preučujejo gravimetrične in titrimetrične analizne metode.
1 Gravimetrična metoda analize
Gravimetrija (iz latinščine gravis-heavy in grško metreo-I mera) je niz kvantitativnih analitskih metod, ki temeljijo na merjenju mase analita, izoliranega iz analiziranega vzorca bodisi v prostem stanju bodisi v obliki spojine znane sestave. . Analitični signal v gravimetriji je masa. Z gravimetrijo lahko določimo skoraj vsako komponento analiziranega predmeta, če njihova vsebnost v vzorcu presega 0,1 %. Gravimetrija je nestandardna metoda. Glavna prednost gravimetrije je visoka zanesljivost rezultatov. Napaka pri določanju ne presega 0,1-0,2%. Slabosti so povezane z veliko napornostjo in trajanjem analitičnih operacij, težavami pri določanju zelo majhnih količin snovi ter nizko selektivnostjo. Zato ga v množičnih laboratorijskih analizah po možnosti nadomestijo z drugimi metodami. Pri gravimetrični analizi običajno ločimo dve skupini metod: sedimentacijo in destilacijo. Največji praktični pomen imajo metode odlaganja. Iz dela preskusne snovi znane mase (vzorca) se komponenta, ki jo je treba določiti, tako ali drugače izolira v obliki spojine.
Neposredno ločevanje je možno le v nekaj primerih, na primer odstranitev higroskopne ali kristalizacijske vode s segrevanjem. Običajno pa stehtani del trdne snovi prenesemo v raztopino, iz katere s primernim reagentom izoliramo analit v obliki praktično netopne snovi (oborjena oblika). Oborino ločimo s filtracijo, dekantacijo ali drugimi metodami, speremo iz sledi sorbiranih komponent in pogosto ponovno oborimo. Nato ga posušimo ali žgamo, dokler ne nastane stabilna spojina strogo določene sestave (teža, gravimetrična oblika), katere masa se izmeri.
Na primer, pri določanju Ca2 + je oborjena oblika CaC2O4, utežna oblika pa CaO ali CaCO3. Ob poznavanju mase vzorca (a) in utežne oblike (b) izračunajte vsebnost x (masni %) komponente, ki jo želite določiti:
= (bF / a). 100 (2)
Faktor F, imenovan gravimetrični faktor, je enak vsebnosti analita v 1 g njegove utežne oblike:
MM1 / nM2 (3),
kjer sta m in n stehiometrična koeficienta v enačbi za kemično pretvorbo oddane komponente v njeno utežno obliko, M1 molska masa določene komponente, M2 molska masa gravimetrične oblike. Na primer, pri določanju mase železa Fe2O3 m = 2, n = 1. V primerih, ko komponente, ki jih je treba določiti, tvorijo hlapne spojine, se lahko uporabijo destilacijske metode. Razgradnjo vzorcev s sproščanjem plinastih produktov dosežemo s kalciniranjem ali z delovanjem reagentov (kisline, alkalije itd.) pri segrevanju. Hlapna komponenta se spusti skozi absorbersko raztopino, količina plinastega produkta, ki se sprosti iz vzorca, pa se izračuna iz povečanja mase raztopine (neposredne metode). Maso ostanka snovi je mogoče določiti po odstranitvi hlapnega produkta iz nje. Vsebnost komponente v takih primerih ugotovimo z razliko v masi pred in po destilaciji (posredne metode).
2 Titrimetrična metoda analize
Titrimetrične metode analize so tiste, ki temeljijo na merjenju količine reagenta, porabljenega za celotno reakcijo z analitom. Količina reagenta se najpogosteje določi z natančnim merjenjem volumna njegove raztopine, ki je šla v reakcijo. Titracija je postopek, pri katerem se majhne dele standardne raztopine reagenta postopoma dodajajo raztopini preskusne snovi, dokler količina porabljenega reagenta ne postane enaka količini analita. Reagenti, ki se uporabljajo pri titrimetričnih določitvah, se imenujejo titranci. Trenutek titracije, ko postane količina dodanega titranta enakovredna količini analita, se imenuje ekvivalenčna točka. Snovi reagirajo med seboj v enakovrednih količinah. Ekvivalent - pogojni ali resnični delec, ki lahko doda, sprosti, nadomesti en vodikov ion v kislinsko-baznih reakcijah ali je enakovreden enemu elektronu v redoks reakcijah.
kjer je n kemična količina, N molska koncentracija ekvivalenta in V prostornina, v kateri je snov raztopljena, potem za dve stehiometrično reagirajoči snovi velja naslednje razmerje:
Zato je mogoče najti neznano koncentracijo ene od snovi, če sta znana prostornina njene raztopine ter prostornina in koncentracija snovi, ki je z njo reagirala. Izračun mase analita (A), vsebovanega v volumnu titrirane raztopine, vzete za titracijo, se izvede po naslednji formuli:
(A) = Vt Nt E (A) (5)
kjer je: m (A) masa analita, g; Vt prostornina titranta, porabljenega za titracijo, l; Nt molska koncentracija ekvivalenta titranta, mol/l; E (A) - molska masa ekvivalenta analita, g / mol-ekv.
Reakcija titracije mora izpolnjevati naslednje zahteve: - biti strogo stehiometrična;
hitro teče;
pretok kvantitativno;
obstajati mora zanesljiv način za določitev ekvivalentne točke.
Eksperimentalno se konča postopek titracije v trenutku, ko se spremeni barva indikatorja ali katera koli fizikalno-kemijska lastnost raztopine. Ta točka, imenovana končna točka titracije, na splošno ne sovpada s teoretično izračunano ekvivalenčno točko. Metode titrimetrične analize so razvrščene:
glede na vrsto kemijske reakcije, na kateri temelji analiza snovi. V skladu s tem so titrimetrične določitve razdeljene na naslednje glavne metode: kislinsko-bazično, kompleksometrično, redoks in precipitacijsko titracijo.
po načinu izvedbe (neposredna, povratna, nadomestna, posredna, povratna);
z metodo izvajanja vzporednih določitev (metoda ločenih uteži in metoda pipetiranja).
Merjenje prostornine. Za natančno merjenje prostornine v kvantitativni kemiji se uporabljajo volumetrične bučke, pipete in birete.
Volumetrične bučke. Uporabljajo se za pripravo standardnih raztopin in za redčenje preskusnih raztopin na določeno količino. To so bučke z ravnim dnom z dolgim ozkim vratom s krožno oznako. Prostornina, navedena na steni bučke, ustreza prostornini tekočine (pri kalibracijski temperaturi), če je bučka napolnjena tako, da se spodnji del meniskusa tekočine dotika oznake, prostornina tekočine pa mora biti enaka dvignjen do oznake, tako da so oči opazovalca in znak na isti ravni (oznaka se zlije v ravno črto). Na vratu bučke nad oznako ne sme biti kapljic tekočine, notranje stene bučke morajo biti čiste, tekočina pa jih mora enakomerno zmočiti. Bučke so zaprte s posebnimi zmletimi zamaški. Merske bučke je nemogoče segrevati, sicer lahko pride do deformacije stekla, kar bo povzročilo spremembo njihove zmogljivosti.
Standardne rešitve. Za izvedbo titrimetrične analize je treba poznati koncentracijo titranta. Titrant z znano koncentracijo se imenuje standardna raztopina. Glede na način priprave ločimo primarne in sekundarne standardne raztopine. Pripravite primarno standardno raztopino tako, da raztopite natančno količino čistega kemični znana stehiometrična sestava v določenem volumnu topila. Sekundarni standard pripravimo na naslednji način: pripravimo raztopino s približno koncentracijo, ki je blizu želeni, in njeno koncentracijo določimo (standardiziramo) glede na ustrezni primarni standard.
Primarni standardi morajo izpolnjevati številne zahteve:
) sestava spojine mora strogo ustrezati kemični formuli. Količina nečistoč ne sme presegati 0,05%.
) snov mora biti stabilna pri sobni temperaturi, ne sme biti higroskopna, oksidirana z atmosferskim kisikom, absorbirati ogljikov dioksid iz zraka, spremeniti svojo maso po sušenju.
) snov mora imeti čim večjo molekulsko maso, da se zmanjša vpliv napak pri tehtanju.
Za pripravo številnih standardnih rešitev lahko uporabite pritrdilne kanale. Fixanal je ampula, v kateri je zapečatena natančno znana količina standardne snovi ali raztopine.
2.3 Redoks titracija. Jodometrija
Jodometrična titracija je titrimetrična metoda analize, ki temelji na določanju količine joda, porabljenega za celotno reakcijo s snovjo z redukcijskimi lastnostmi ali sproščenega kot posledica reakcije KI s snovjo z oksidacijskimi lastnostmi. Jodometrična določitev temelji na naslednjem ravnotežju:
2? = 3I-; E0 = + 0,545 V.
Jod in natrijev tiosulfat se uporabljata kot titranta pri jodometrični titraciji.
Primer. Standardizacija raztopine natrijevega tiosulfata. Kalijev dikromat se uporablja za standardizacijo raztopin natrijevega tiosulfata. Reakcije Na2S2O3 s K2Cr2O7 in drugimi močnimi oksidanti so nestehiometrične, zato je raztopina natrijevega tiosulfata standardizirana z metodo substitucijske titracije: pri interakciji K2Cr2O7 s presežkom KI nastane količina joda, ki je enaka prvi snovi, ki nato titriramo s standardizirano raztopino Na2S2O3:
O72- + 6I- + 14H + = 2Cr3 + + 3I2 + 7H2O + S2O32- = 2I- + S4O62- (ali - + S2O32- = 3I- + S4O62-)
Končno točko titracije v jodometriji najdemo najpogosteje po izginotju ali pojavu barve kompleksa jod-škrob.
Kislinsko-bazična titracija. Metoda kislinsko-bazične titracije vključuje titrimetrične določitve, ki temeljijo na reakciji: + + OH- = H2O
S to metodo je mogoče določiti različne kisline, baze, nekatere soli, določiti trdoto vode, dušik v organske spojine itd. Kot titranta se običajno uporabljajo raztopine klorovodikove in žveplove kisline ter raztopine alkalij.
Redox titracija. Redoks titracija je skupina titrimetričnih analiznih metod, ki temeljijo na uporabi redoks reakcij. Najpomembnejše metode redoks titracije so jodometrija, permanganatometrija, bikromatometrija, cerimetrija itd.
Permanganatometrija. Permanganatometrična titracija se imenuje
titrimetrična metoda analize, ki temelji na uporabi raztopine KMnO4 kot titranta. Ker ima titrant intenzivno barvo, se permanganatometrična titracija izvaja brez indikatorja. Končno točko titracije zaznamo s pojavom ali izginotjem barve KMnO4. Permanganatometrična titracija se najpogosteje izvaja v kislem mediju, redkeje v nevtralnem. Če želite ustvariti kislo okolje, uporabite žveplova kislina, saj je dušikova kislina sama po sebi močno oksidacijsko sredstvo, medtem ko klorovodikovo kislino, nasprotno, lahko oksidira titrant. Metoda temelji na naslednjem ravnotežju:
MnO4- + 5? + 8H + = Mn2 + + 4H2O; E0 = +1,51 V.
Bikromatometrija. Bikromatometrija je titrimetrična metoda analize, ki temelji na uporabi raztopine K2Cr2O7 kot titranta. Metoda temelji na naslednjem ravnotežju:
Cr2O72- + 14H + + 6 ?? 2Cr3++ 7H2O; E0 = +1,33 V
Redox indikatorji se uporabljajo za odkrivanje končne točke pri bikromatometrični titraciji.
4 Kompleksometrična titracija
Kompleksometrična titracija temelji na reakcijah tvorbe kelatnih kompleksov med interakcijo kovinskih kationov z aminopolikarboksilnimi kislinami (kompleksoni). Od številnih aminopolikarboksilnih kislin se najpogosteje uporablja etilendiamintetraocetna kislina (H4Y):
Zaradi nizke topnosti v vodi sama kislina ni primerna za pripravo raztopine titranta. Za to se običajno uporablja dihidrat njegove dinatrijeve soli Na2H2Y2H2O (EDTA, Trilon B). Reakcije interakcije različnih kationov z EDTA v raztopini lahko predstavimo z enačbami:
Ca2 + + H2Y2- = CaY2- + 2H ++ + H2Y2- = BiY- + 2H +++ H2Y2- = ThY + 2H +
Vidimo, da ne glede na naboj kationa nastanejo kompleksi z razmerjem komponent 1: 1. Posledično sta molska masa ekvivalenta EDTA in določenega kovinskega iona enaka njunima molekulske mase... Stopnja reakcije je odvisna od pH in konstante stabilnosti kompleksonata. Katione, ki tvorijo stabilne kompleksonate, na primer Fe (III), je mogoče titrirati v kislih raztopinah. Ioni Ca (II), Mg (II) in drugi, ki tvorijo relativno manj stabilne kompleksonate, titrirajo pri pH? 9 in več. Končno točko titracije določimo s kovinskimi indikatorji - organskimi snovmi, ki spreminjajo svojo barvo (ali fluorescenco) glede na koncentracijo kovinskih kationov v raztopini. Najpogosteje se pri analizi uporabljajo tako imenovani metalokromni indikatorji, ki tvorijo intrakompleksne spojine s kovinskimi kationi, katerih barva se razlikuje od barve prostega indikatorja, kompleks določene kovine s kompleksonom pa je močnejši od kompleksa ta kovina z indikatorjem. Najpogostejši metalokromni indikator je črni eriokrom T (kromogen). Uporablja se v trdni obliki: indikator se zmeša v razmerju 1: 200 z nekim indiferentnim polnilom, na primer NaCl ali KCl.
3. Ločitev predlagane mešanice
Začetni vzorec:
AgNO3, CuSO4, NiS04, ZnCl2, MnCl2, NH4OH
AgNO3 + HCl = AgCl? + HNO3 bela oborina MnCl2 + 2NaOH = Mn (OH) 2? + 2NaCl želatinasta svetlo rožnata oborina ZnCl2 + 4NaOH = Na2ZnO2 + 2NaCl + 2H2O Oborina AgCl + 2NH4OH = Cl + 2H2O Mn (OH) 2 + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O4 + Na2HSO2 + ZN? + KCl rumena oborina Ag (NH3) 2+ + I- = AgI + 2NH3 MnSO4 + H2O2 + 2NH4OH = MnO (OH) 2? + (NH4) 2SO4 + H2O rjava oborina Mn2 + + H2O2 + 2OH- = MnO (OH) 2 + H2O Zn SO4 + 2 (NH4) 2 + CoCl2 = Co?Zn? + NH4Cl + (NH4) 2SO4 modra oborina Zn2 + + 2- + Co2 + = Co?ZnСuSO4 + 4 NH ?OH "SO4 + 4H ?O NiSO4 + 6NH ?OH "SO4 + 6H ?O Raztopina + H2SO4 = CuS04 + 4NH4 + H2SO4 = NiSO4 + 6NH4 NH4OH + H2SO4 = (NH4) 2SO4 + H ?OCuS04 + H2S = CuS? + H2SO4 temna oborina NiSO4 + H2S = NiS? + H2SO4 črna oborina (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
Reakcije na anione
SO42BaCl ?+ Na ?SO4 "2NaCl + BaSO4 $bela usedlina Ba² ?+ SO42- "BaSO4Cl ?Ag ?+ Cl ?"AgCl $AgCl $+ 2NH ?OH "Cl + 2H ?O C l + H ?"AgCl? + 2NH ?NE ??2NE ??+ 8H ?+ 3Cu "3Cu² ?+ 4H ?O + 2NO #; 2NO + O ?(zrak)" 2NE ?
4. Metode in postopek za določanje kationa Cu2+
1 Splošne značilnosti kationov V analitične skupine
Peta skupina vključuje katione d-elementov - Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Cd2 +, Hg2 +, ki pri interakciji z vodno raztopino amoniaka v enakovrednih količinah dajo oborino hidroksidov, bazičnih soli ali amido kompleksov (Hg), ki so topni v presežku reagenta s tvorbo amin kompleksov. Skupinski reagent je koncentrirana raztopina amoniaka. Nastali amino kompleksi M (NH3) 42+ imajo različno stabilnost. Najmanj stabilen je ion heksaaminkobalta (II). Nastane le z dovolj velikim presežkom NH3. Ion Co2 + se zlahka oksidira v ion Co3 +, zato se pod delovanjem oksidantov ion Co (NH3) 62+ (K = 2,45 × 105) pretvori v močnejši ion Co (NH3) 63+ ( Kust = 1,62 1035).
Amino kompleksi živega srebra (II) nastanejo le z zelo velikim presežkom amoniaka in amonijevih soli. Amino kompleksi se lahko uničijo z delovanjem kislin, ki vežejo NH3 na amonijev ion:
V vodne raztopine Kationi skupine V so v hidratiziranem stanju v obliki vodnih kompleksov tipa Cu (H2O) 62+. Aqua kompleksi Co2 +, Ni2 + in Cu2 + so obarvani: Co (H2O) 62+ je rožnata, Ni (H2O) 62+ je zelena, Cu (H2O) 62+ je modra. Barvanje vodnih kompleksov je ena izmed značilne lastnosti kar kaže na prisotnost teh ionov v raztopini. Izhlapevanje raztopin ali delovanje dehidrirajočih snovi, kot je alkohol, povzroči spremembo barve teh ionov. Tako se rožnata barva kompleksa Co (H2O) 62+ zaradi dehidracije kompleksnih ionov in zamenjave molekul vode z drugimi ligandi nadomesti z modro.
Poleg amino in vodnih kompleksov so kationi skupine V sposobni tvoriti tudi druge kompleksne spojine (npr. HgBr42-, CdI42, Co (SCN) 3-, Cu (S2O3) 22- itd.), večina jih ima značilnost barva.
Baker, kobalt in živo srebro tvorijo spojine z različne stopnje oksidacijo ionov, zato lahko za njihovo odkrivanje uporabimo oksidacijsko-redukcijske reakcije.
Delovanje skupinskega reagenta na katione skupine V
Raztopina NH4OH, dodana raztopinam soli kationov skupine V v enakovrednih količinah, te katione obori v obliki belih ali obarvanih bazičnih soli, hidroksidov in amido kompleksov:
CuSO4 + 2NH4OH? (CuOH) 2SO4? + (NH4) 2SO4, modrikasto zelena
CoCl2 + NH4OH? CoOHCl? + NH4Cl, modra
NiSO4 + 2NH4OH? (NiOH) 2SO4? + (NH4) 2SO4, svetlo zelena
CdCl2 + 2NH4OH? Cd (OH) 2? + 2NH4CI, bela
HgCl2 + 2NH4OH? Cl? + NH4C1 + 2H2O. Bela
V presežku NH4OH se te oborine raztopijo s tvorbo aminskih kompleksov različnih barv. Ob segrevanju v prisotnosti NH4C1 pride do tvorbe kompleksa heksaaminkobalta (II) in tetraamin živega srebra (II):
(CuOH) 2SO4 + 8NH4OH? 22+ + SO42- + 2OH- + 8H2O, svetlo modra + 5NH4OH + NH4 +? 2+ + Сl- + 6Н2О, rumeno-rjave barve
(NiOH) 2SO4 + 12NH4OH? 2Ni (NH3) 62+ + SO42- + 2OH- + 12H2O, modra (OH) 2 + 4NH4OH? 2+ + 2OH- + 4H2O, brezbarven
Cl + 2NH4OH + NH4 +? 2+ + Cl- + 2H2O. brezbarven
Heksaaminkobalt (II) se z atmosferskim kisikom oksidira v češnjevo rdeč heksaaminkobalt (III). V prisotnosti oksidantov (H2O2) se takoj pojavi tvorba heksaaminkobalta (III):
CoC12 + 10NH4OH + 2NH4C1 + H2O2? 2C13 + 12H2O.
Izvajanje reakcij. V pet epruvet damo 3 kapljice raztopin soli Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Cd2 + in Hg2 + in v vsako epruveto dodamo 1-2 kapljici 2 M raztopine NH4OH. Nastalim oborinam bazičnih soli bakra, niklja in kadmija dodamo nekaj kapljic koncentrirane raztopine NH4OH ob mešanju, dokler se oborine ne raztopijo. Oborino osnovne kobaltove soli razdelimo na dva dela. Enemu dodamo 3-4 kapljice 3% raztopine H2O2, nato pa oba dela oborine raztopimo tako, da dodamo nekaj kapljic koncentrirane raztopine NH4OH in nasičene raztopine NH4C1. Oborino amidnega kompleksa živega srebra raztopimo v nekaj kapljicah koncentrirane raztopine NH4OH in nasičene raztopine NH4C1 s segrevanjem.
2 Parcialne analitične reakcije ionov Сu2 +
Kalijev heksacianoferat (II) K4 obori ion Cu2 + v obliki rdeče-rjavega bakrovega heksacianoferata (II):
2Cu2 + + Fe (CN) 62-? Cu2?.
Oborina se ne raztopi v razredčenih kislinah, ampak se z alkalijami razgradi s tvorbo Cu (OH) 2.
Izvajanje reakcije. K 2-3 kapljicam raztopine CuSO4 dodajte 1-2 kapljici reagenta. Sediment razdelimo na dva dela, enemu dodamo 2-3 kapljice 2 M raztopine HC1, drugemu pa 2-3 kapljice 2 M raztopine NaOH.
Natrijev tiosulfat Na2S2O3 pri segrevanju obori bakrov sulfid:
2CuSO4 + 2Na2S2O3 + H2O? Cu2S? + 2S + 2Na2SO4 + H2SO4.
Izvajanje reakcije. V epruveto damo 2-3 kapljice raztopine CuSO4, dodamo 4-5 kapljic vode, 2-3 kapljice 1 M raztopine H2SO4 (do očitno kisle reakcije) in polovično količino nasičene raztopine natrijevega tiosulfata Na2S2O3. Premešajte, segrejte. Nastanek temno rjave oborine zmesi Cu2S z žveplom kaže na prisotnost bakra v raztopini. Ker Cd2 + pod delovanjem natrijevega tiosulfata v kislem mediju ne tvori sulfidne oborine, lahko to reakcijo uporabimo za ločevanje Cu2 + od Cd2 +.
Raztopina amoniaka, vzeta brez presežka, tvori modro-zeleno oborino Cu (OH) 2SO4 z raztopino bakrove soli. Oborina je topna v razredčenih kislinah in v presežku amoniaka. Ko se raztopi v presežku amoniaka, nastane kompleksna spojina 2-, obarvana v svetlo modro barvo.
SO4 + 10NH4OH? 2 (OH) 2 + (NH4) 2SO4 + 8H2O.
Izvajanje reakcije. 5-6 kapljicam raztopine, ki vsebuje bakrove ione, dodamo 2-3 kapljice koncentriranega amoniaka in pretresemo. Intenzivna modra barva raztopine kaže na prisotnost Cu2+ ionov.
4. Reakcija obarvanja plamena. Bakrene soli obarvajo brezbarvni plamen gorilnika modro ali zeleno.
Določanje bakra z substitucijsko titracijo, ki temelji na reakciji:
Cu2 + + 4I- = 2CuI? + I2.
Baker (II) v tem primeru deluje kot oksidant. Zaradi oksidacije jodidnih ionov nastane jod, katerega količino določimo s titriranjem z raztopino natrijevega tiosulfata. Količina natrijevega tiosulfata je enaka količini sproščenega joda, ki pa je enakovredna količini bakra (II), ki je reagiral. Tako se iz volumna raztopine Na2S2O3, porabljene za titracijo joda, izračuna količina reagiranega bakra (II).
napredek
) Bireto pripravite za titracijo kot običajno in jo napolnite z raztopino natrijevega tiosulfata.
) Pripravimo merilno bučko z analizirano raztopino bakrove soli in z destilirano vodo dovedemo volumen raztopine do oznake.
) V titracijsko bučko damo 15-20 ml 10 % raztopine KI. Dodamo 10 ml raztopine bakrove soli iz merilne bučke in 3 ml raztopine H2SO4 (1:4) s pipeto. Titracijsko bučko pokrijemo z urnim steklom in jo za približno 5 minut postavimo v temen prostor.
) Raztopino, ki je postala rjava od sproščenega joda, titriramo iz birete z raztopino natrijevega tiosulfata, dokler barva ne postane slamnato rumena. Nato dodamo nekaj kapljic raztopine škroba in nadaljujemo s titriranjem, dokler modra raztopina ne obarva.
) Titracijo izvedemo 3-krat. Na podlagi dobljene povprečne prostornine natrijevega tiosulfata se izračuna vsebnost bakra (v gramih) v izdanem vzorcu, pri čemer ne pozabimo upoštevati prostornine alikvota raztopine, vzete za titracijo.
) Izračunajte relativno merilno napako
Zaključek
Pomen analitične kemije določa potreba družbe po analitičnih rezultatih, pri ugotavljanju kvalitativne in kvantitativne sestave snovi, stopnja razvoja družbe, družbena potreba po rezultatih analize, pa tudi stopnja razvoja analitične kemije. kemija sama.
Citat iz učbenika analitične kemije N.A. Menshutkin, 1897: "Ko je celoten potek pouka analitične kemije predstavil v obliki problemov, katerih rešitev je študentu na voljo, moramo poudariti, da bo za takšno reševanje problemov analitična kemija dala strogo določeno pot. Ta gotovost (sistematično reševanje problemov iz analitične kemije) ima veliko pedagoško vrednost. Študent se hkrati uči uporabljati lastnosti spojin pri reševanju problemov, sklepati pogoje reakcij, jih združevati. Vsa ta serija duševne procese lahko izrazimo takole: analitična kemija uči kemično razmišljati. praktično usposabljanje analitična kemija".
Seznam uporabljene literature
1.Aleksejev V.N. Tečaj visokokakovostne kemične polmikroanalize. - M .: Kemija, 1979. - 584 str.
.Metode kvalitativne polmikroanalize brez žvepla / pod total. izd. A.P. Kreškova - M .: Višja šola 1971. - 222 str.
.Vasiliev V.P. Analitična kemija: v štirih delih. - M .: Višje. šk., 2004.
.Vasiliev A.M. Zbirka problemov iz analitične kemije. - M .: Goskhimizdat. - 1985, 275 str.
.Yu. A. Zolotov Osnove analitične kemije. knjiga 1. - M .: Višje. shk., 2004 .-- 360 str.
.Lurie Yu.Yu. Priročnik za analitično kemijo. - M .: Kemija 1971.- 453 str.
.Murashova V.I., Tananaeva A.N., Khovyakova R.F. Kvalitativna kemična frakcijska analiza. - M .: Kemija, 1976 .-- 279 str.
.Kharitonov Yu.Ya. Analitična kemija. Analitika 1. Splošne teoretične osnove. Kvalitativna analiza. - M .: Višje. shk., 2001 .-- 615 str.
Tutorstvo
Potrebujete pomoč pri raziskovanju teme?
Naši strokovnjaki vam bodo svetovali ali nudili tutorske storitve o temah, ki vas zanimajo.
Pošljite povpraševanje z navedbo teme zdaj, da se pozanimate o možnosti pridobitve posveta.