Технический анализ.
1.ОВР, их значение для аналитической практики. Привести примеры.
В ОВР электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов – окисление. При окислении степень окисления повышается.
Fe2+-e→Fe2+
S2—2e→S0
H20-2e→2H+
Процесс присоединения электронов – восстановление. При восстановлении степень окисления понижается.
Cr6++3e→Cr3+
S0+2e→S2-
I20+2e→2I-
Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют эл-ны являются окислителями, а которые отдают –восстановителями.
9.Измерение восст-ля (сульфита натрия) методом обратного титрования в йодометрии. Написать уравнения реакций и расчётные формулы.
Лучшие результаты получаются методом обратного титрования. Анализируемый р-р обрабатывают избыточным кол-вом точно отмеренного р-ра иода. А его избыток оттитровывают р-ром тиосульфата. Начинают титровать без индикатора (крахмал не доб.) титруют до бледно жёлтого окрашивания р-ра. Затем добавляют крахмал и титруют до исчезновения синей окраски. Крахмал добавляют тогда, когда иода в р-ре останется мало (бледно-жёлтый р-р). Крахмал адсорбирует иод и адсорбированный иод медленно реагирует с Na2SO3, что приводит к погрешности анализа – завышенный результат.
Химизм: I2+Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6 ; Na2SO3+I2+H2O→Na2SO4+2HI
Расчёт: m(Na2SO3)=[С(1/zI2)*V(I2)-C(1/z Na2S2O3)*V(Na2S2O3)]* M (1/z Na2SO3)
m(Na2SO3)=V(р-ра)*C(1/z Na2SO3)*M(1/z Na2SO3)-расчётмассынавески.
2.Гравиметрический метод анализа. Требование к осадку. Недостатки метода, последовательность операций в гравиметрии и типы гравиметрических измерений.
ГМА основан на точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного либо в элементарном виде, либо в виде соединения определённого состава.
Точность взвешивания ± 0,0002 г. В ГМА надо обращать внимание на св-ва и условия образования осадка.
Требования к осадку:
· Осадок должен быть практически нерастворимым, Пр<10-8.
· Полученный после высушивания и прокаливания осадок должен соответствовать точно химической формуле.
· Осадок должен хорошо отделяться фильтрованием.
· Осадок легко и полностью должен переходить в весовую форму.
Недостатки метода: большая трата времени, труда, реактивов. В ГМА нельзя измерить малые количества вещества < 0,0002 г.
Последовательность операций в ГМА:
· Подготовка вещ-ва к анализу (отбор средней пробы или очистка вещ-ва).
· Взятие массы навески.
· Растворение.
· Осаждение труднорастворимых соединений.
· Фильтрование осадка.
· Промывание осадка.
· Высушивание осадка.
· Прокаливание осадка.
· Взвешивание. Расчёт результатов анализа.
Типы гравиметрических измерений.
2 группы анализов:
1. метод отгонки (прямая и косвенная);
2. метод осаждения.
Метод прямой отгонки.
Для компонентов, которые можно выделить в чистом виде и взвесить. Определяют золу в топливе, не растворившийся остаток в рудах, сплавах.
ω%(золы, м.ост.)=m(золы, м.ост.)*100/m(нав.).
Этим же методом можно измерять и газы:
ω%(СО2)=m(СО2)*100/m(нав.).
Для измерения массы влаги и летучих веществ. Берут точную навеску анализируемого вещ-ва, высушивают в сушильном шкафу. Летучие вещ-ва определяют путём прокаливания в муфельной печи, при высокой температуре.
ω%(влаги летучих)=m(в.л.)*100/m(нав.)
ω%(в.л.)=(А-В)*100/m(нав.), где
А – масса исходной пробы, В – масса после высушивания или прокаливания.
Метод осаждения. Измеряемое вещ-во переводят в трудно растворимое соединение, образовавшийся осадок подвергают всем гравиметрическим операциям. Применяют когда измеряемое вещ-во не может быть выделено в чистом виде.
ω%(в-ва)=m(в.ф.)*F*100/m(нав.),
m(в.ф.)-взвешивают для получения окончательного результата анализа;
F-фактор пересчёта – отношение молекулярной массы опред.эл-та к молекулярной массе весовой формы.
3.Сущность титриметрического метода анализа, сравнение его с гравиметрическим. Требования, предъявляемые к титриметрическим реакциям. Классификация титриметрических методов анализа.
ТА основан на точном измерении объёма стандартного раствора или титранта, затраченного на реакцию с измеряемым компонентом пробы.
Ст.р-р помещают в бюретку, добавляют по каплям пробу. Этот процесс называется титрованием. Добавление производится до тех пор, пока ст.р-р не вступит полностью в реакцию с измеряемым компонентом. Момент окончания реакции называется эквивалентной точкой.
Сходство: оба метода основаны на законах эквивалентов, т.е. в-ва вступают в реакцию строго в эквивалентных кол-вах.
Преимущества: скорость выполнения операций, относительная простота, достаточная точность получаемых результатов.
Разница: в ГМА используются только ре-ции осаждения, а в ТМА различные ре-ции (нейтрализации, ОВР, осаждение, комплексообразования).
ГМА более точный ±0,0002г, а ТМА 0,04-0,1%. Длительность во времени, кропотливые операции, а ТМА быстрый. В ГМА берётся избыток осадителя, в ТМА строго в эквивалентных соотношениях.
Требования:
· Должна протекать быстро.
· Должна быть необратимой.
· Для всякой реакции необходим метод установления точки эквивалентности.
· Концентрация титранта должна быть известна с точностью и не должна меняться.
Классификация ТМА:
1. метод (нейтрализации) кислотно-основного титрования, в основе лежит р-я взаимодействия Н++ОН-↔Н2О;
2. метод окислительно-восстановительного титрования (редоксиметрия). Они основаны на ОВР, которые протекают между рабочим раствором и измеряемым вещ – вом.
· Пермангонатометрия KMnO4;
· Йодометрия I2,Na2S2O3*5Н2О – тиосульфат натрия;
· Хроматометрия K2Cr2O7.
3. методы окисления основаны на р-ях образования труднорастворимых соединений:
· аргентометрия AgNO3;
· роданометрия NH4SCN.
4. Метод комплексообразования даёт возможность определить целый ряд катионов и анионов. Тирлонометрический метод анализа.
4.Стандартные растворы. Приготовление стандартных растворов из точной навески (с приготовленным титром) и из приблизительной навески (с установленным титром). Установление молярной концентрации эквивалента растворов по исходным вещ-вам. Приготовление ст.р-ра из фиксала.
СР – растворы с точной концентрацией, применяемые в анализе. Они могут быть двух видов по способу приготовления:
1. из точной навески, с приготовленным титром.
2. из приблизительной навески, с установленным титром.
Р-ры с приготовленным титром из исходного вещества, которое должно отвечать требованиям:
1. должно быть химически чистым, т.е. не содержать примесей.
2. состав в-ва должен строго соответствовать формуле.
3. в-во должно быть устойчивым и в тв. виде, и в р-ре.
4. желательно возможна большая величина молярной массы, что позволяет увеличить точность установления концентрации.
Необходимо рассчитать массу навески: m(нав.)=V(р-ра)*С(1/z Х)*М(1/z Х)
Р-ры с приготовленным титром (массов.конц.) применяются для установки концентрации растворов, приготовленных не из исходных в-в.
Р-ры с установленным титром готовят из в-в не отвечающих требованиям предъявляемым к исходному в-ву.
В начале нужно рассчитать навеску, необходимую для приготовления р-ра. Взвешивают на технических весах. Требуемый объём нужно измерить цилиндром или измерительным стаканом, а затем установить точную молярную концентрацию эквивалента и массовую конц-ю полученного раствора по исходному в-ву.
В объёмном анализе существует правило: объём двух в-в или р-ров нацело реагирующих между собой обратно пропорциональны молярным конц-ям эквивалента этих р-ров V1/V2=С2(1/z)/С1(1/z) или С1V1=С2V2.
Ρ(х)=С(1/z Х)*М(1/zХ)/1000=1г/мл.
Приготовление ст.р-ра из фиксанала, представляющего собой сухое вещество или раствор в количестве, необходимом для приготовления 1 л раствора определённой концентрации (фиксаналы выпускаются промышленностью в форме запаянных стеклянных ампул).
5.Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Методы установления точки эквивалентности. Метод отдельных навесок и метод пипетирования.
Момент, когда заканчивают титрование, называют точкой конца титрования.
Способы:
1. Т.Э.определяют с помощью индикаторов в-в, которые изменяют окраску вблизи точки экв-ти. Различают индикаторы внутренние (Ф-Ф, лакмус, метилоранж.) они вносятся в анализируемый р-р; внешние (в р-р не вносят, а наносят на капельную углублённую фарфоровую пластинку или на фильтровальную бумагу).
2. Без индикатора. Например, в методе пермангонатометрии в качестве ст.р-ра применяют КМnО4, он окрашен и от последней его капли весь анализируемый р-р изменяет окраску до бледно розовой.
3. В тех случаях, когда индикатор использовать нельзя используют ФХМА. Кондуктометрическое титрование – по резкому изменению электропроводности р-ра.
Метод пипетирования. Навеску анализируемого в-ва растворяют в мерной колбе, разбавляют водой до метки, перемешивают р-р, пипеткой отбирают аликвотную часть р-ра и титруют. Измерение проводят три раза. Берут средний объём р-ра, пошедший на титрование.
Метод отдельных навесок. Берут отдельные, близкие по величине навески анализируемого в-ва. Растворяют в произвольном объёме воды и целиком титруют получаемые при этом р-ры.
Наиболее воспроизводимые результаты получаются м.о.н. (объём измеряют один раз бюреткой, а в методе пипет. 3 раза: пипетка, колба, бюретка).
m(H2C2O4)= C(1/zKMnO4)*V(KMnO4)*M(1/z H2C2O4)
m1=C1*V1*M, m2=C2*V2*M, m3=C3*V3*M