Задание для самостоятельной подготовки
Основы количественного анализа.
Способы выражения концентрации раствора.
Основные способы выражения состава растворов
Массовая доля _______________________
Молярная концентрация ____________________
Массовая концентрация _____________________
Формулы перехода от одних способов выражения состава раствора к другим
| Обозначение | w (Х) | с(Х) |
| Массовая доля w (Х) | w | с(Х) М(Х) 1000 r |
| Молярная концентрация с(Х), моль/л | w(Х) r 1000 М(Х) | с |
Задания для самостоятельной работы
1) Рассчитайте молярную концентрацию раствора нитрата алюминия с массовой долей 16%, плотность раствора 1,14 г/мл.
2) Рассчитайте, какой объем дихромата калия с массовой долей 12% (плотность 1,086 г/мл) потребуется для приготовления 1,5 л раствора с молярной концентрацией 0,05 моль/л.
3) Раствор хлорида железа (П) с концентрацией 0,1 моль/л объемом 250 мл смешали с раствором хлорида железа (Ш) с концентрацией 0,5 моль/л объемом 200 мл. Вычислите молярные концентрации веществ в образовавшемся растворе.
4) Для проведения химической реакции требуется сульфат марганца массой 18 мг. Какой объем раствора с концентрацией 0,2 моль/л содержит эту массу вещества?
Основы количественного анализа
Задачей аналитической химии является разработка методов определения состава различных объектов, как природного, так и искусственного происхождения. Методы химического анализа включают качественный анализ – идентификация (обнаружение) компонентов анализируемого объекта и количественный анализ – определение содержания (массы, концентрации) или количественного соотношения компонентов в анализируемом объекте.
|
|
|
Методы количественного анализа широко применяются во всех областях деятельности человека, в том числе в биохимии и медицине, где диагностика многих заболеваний основана на сравнении результатов анализа крови, мочи, желудочного сока, спинномозговой жидкости и др., взятых у конкретного больного, с нормальным содержанием определяемых компонентов в этих биожидкостях. Количественный анализ используется также при определении качества пищевых продуктов, питьевой воды, лекарственных препаратов и др.
Методы количественного анализа. Методы количественного анализа можно разделить на химические и физико-химические. Химические методы основаны на проведении химических реакций между изучаемым объектом и специально подобранным реактивом. Объектом как правило служит раствор. Определение проводится по количеству затраченного реактива или по количеству полученного продукта реакции. Различают гравиметрический и титриметрический методы анализа. Гравиметрический анализ основан на полном количественном выделении компонента раствора (как правило, в виде осадка) и последующем его взвешивании. Титриметрический анализ заключается в точном определении объема раствора реактива с известной концентрацией, необходимого для полного протекания реакции с данным объемом анализируемого раствора.
|
|
|
Физико-химические методы анализа – это аппаратурные методы, основанные на количественном изучении зависимости «состав – физическое свойство объекта». К ним относится потенциометрия, кулонометрия, спектрофотометрия и другие.
Вне зависимости от метода количественный анализ включает следующие этапы: отбор и подготовка пробы для анализа; перевод анализируемой части пробы в состояние, удобное для анализа; расчет результата единичного определения; расчет результата анализа путем усреднения результатов единичных определений.
Теоретические основы титриметрического анализа. Титриметрия – совокупность методов количественного анализа, основанных на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым веществом в растворе в соответствии со стехиометрией химической реакции между ними.
|
|
|
Вещество с точно известной концентрацией, вступающее в реакцию с анализируемым веществом, называется титрант. Добавление раствора титранта к анализируемому раствору небольшими порциями (по каплям) называется титрованием. При проведении титрования контролируют объем добавленного титранта. Процесс титрования заканчивается при достижении точки эквивалентности – состояния системы, в котором количества веществ эквивалентов анализируемого вещества (Х) и титранта (Т) становятся равны. Измерив объем титранта рассчитывают концентрацию эквивалента анализируемого вещества, используя (1.1):
Реакции, используемые в титриметрическом анализе, должны осуществляться достаточно быстро, быть практически необратимыми, не сопровождаться образованием побочных продуктов и позволять надежно фиксировать точку эквивалентности.
В зависимости от типа химической реакции выделяют следующие методы титриметрического анализа:
- Кислотно-основное титрование (ацидиметрия, алкалиметрия);
- Окислительно-восстановительное титрование – оксидиметрия (перманганатометрия, иодиметрия, броматометрия);
- Осадительное титрование (аргентометрия, меркуриметрия);
- Комплексометрическое титрование (комплексометрия, комплексонометрия);
По способам титрования различают: прямое титрование, когда к раствору анализируемого вещества непосредственно добавляют раствор титранта; при обратном титровании к раствору анализируемого вещества добавляют строго определенное количество вспомогательного реагента, избыток которого титруют раствором титранта; при косвенном титровании к раствору анализируемого вещества добавляют нефиксированный избыток вспомогательного реактива с последующим титрованием продукта реакции раствором титранта.
|
|
|
Кислотно-основные реакции в титриметрическом анализе. Определение веществ с применением в качестве титрантов стандартных растворов кислот называется ацидиметрия, а с применением растворов щелочей – алкалиметрия. Ацидиметрическим титрованием можно определить содержание в растворе сильных и слабых оснований, а также солей, образованных слабыми кислотами и гидролизующихся по аниону. Точка эквивалентности в этих случаях находится в кислой среде, в области рН≤7. Алкалиметрически можно определить содержание в растворе сильных и слабых кислот, а также солей, образованных слабыми основаниями и гидролизующихся по катиону. Точка эквивалентности в этих случаях находится в щелочной среде, в области
рН ≥7.
Зависимость рН (или какого-либо другого физического свойства) от объема добавленного титранта называется кривой титрования, на ней фиксируется скачок – резкое изменение свойства – в точке эквивалентности (рис.1).
Точка эквивалентности определяется, как правило, визуально по изменению окраски раствора. Часто для этих целей используют кислотно-основные индикаторы – органические соединения, которые изменяют окраску в зависимости от концентрации ионов Н+, то есть от рН раствора. Изменение цвета индикатора отмечается в области рН, которая называется интервалом перехода индикатора. Индикатор подбирают так, чтобы интервал перехода окраски включал значение рН, которое должен иметь раствор в точке эквивалентности (рис. 1). Смеси индикаторов, которые непрерывно изменяют окраску во всей области рН от 1 до 14, называются универсальными. Их используют для приблизительной оценки рН растворов.
Оборудование и методика проведения титриметрического анализа. Основным оборудованием в титриметрическом анализе является мерная химическая посуда – бюретки, мерные пипетки, мерные и конические колбы (рис.2). Мерная посуда обязательно должна иметь маркировку с указанием вместимости (в мл), которая реализуется при наполнении жидкостью при указанной температуре.
Бюретка представляет собой калиброванную стеклянную трубку с клапанным устройством на оттянутом конце, предназначенную для добавления растворов небольшими порциями или каплями и измерения объема. Цена бюретки вместимостью 25 мл или 50 мл составляет 0,1 мл. Заполняется бюретка раствором через верхнее отверстие с помощью воронки. Мерные пипетки – это стеклянные трубки, предназначенные для отмеривания и переноса заданного объема раствора для проведения анализа – аликвотной доли – из одного сосуда в другой. Пипетка может быть рассчитана на отмеривание одного объема (пипетка Мора) или на любой объем в пределах вместимости (градуированная пипетка). Для заполнения пипеток используют медицинские груши. Мерные колбы представляют собой плоскодонные колбы с узким горлышком, на которое нанесена кольцевая метка. Мерные колбы предназначены для приготовления растворов точно заданного объема. Конические колбы – плоскодонные колбы, предназначенные для непосредственного проведения реакций.
Этапы выполнения титриметрического анализа показаны на рисунке 3. Анализируемый раствор переносят в мерную колбу (1) и добавляют дистиллированную воду строго до метки. Из мерной колбы с помощью пипетки Мора отбирают аликвотную долю анализируемого раствора (2) и переносят в коническую колбу для титрования (3). Перед началом титрования в колбу при необходимости добавляют вспомогательные растворы или индикатор. Титруют (4) анализируемый раствор в конической колбе раствором титранта из бюретки, предварительно заполнив ее до нулевой метки. Следует помнить, что заполнение бюретки и измерение объемов для неокрашенных или слабоокрашенных жидкостей проводят по центру мениска жидкости, а для интенсивноокрашенных жидкостей – по краю мениска.
Задание для самостоятельной подготовки
При подготовке к занятию необходимо усвоить следующие основные понятия:
1) Количественный анализ;
2) Химический эквивалент
3) Закон эквивалентов;
4) Титрование и титрант;
5) Точка эквивалентности и кривая титрования;
6) Основные методы титриметрического анализа и способы титрования;
7) Ацидиметрия и алкалиметрия;
8) Принцип выбора индикатора;
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 203; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!