Методические указания к практическим занятиям по

Негосударственное образовательное учреждение
Ивановский фармацевтический колледж
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Методические указания к практическим занятиям для студентов,
получающих второе профессиональное образование
Иваново 2013
Негосударственное образовательное учреждение
Ивановский фармацевтический колледж
О.В. Куратова, И. Н. Фадеева
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Методические указания к практическим занятиям для студентов,
получающих второе профессиональное образование
Иваново 2013
2
Методические указания к практическим занятиям по аналитической химии
предназначены для студентов 3-го курса (специальность Фармация, второе
профессиональное образование)
Методические указания одобрены
на заседании цикловых методических
комиссий общепрофессиональных
и специальных дисциплин
Методические указания утверждены
на заседании Методического
совета колледжа
Методические указания
составлены в
соответствии с ФГОС
СПО по специальности
Фармация
Составители:
Куратова
О.В.,
преподаватель
химических
дисциплин
высшей
квалификационной категории Ивановского фармацевтического колледжа
Фадеева
И.Н.,
преподаватель
химических
дисциплин
первой
квалификационной категории Ивановского фармацевтического колледжа
Рецензент:
Морозов Л.Н., доктор технических наук, профессор
технологического университета
Ивановского химико-
Методические указания рекомендованы к изданию Методическим советом
Ивановского фармацевтического колледжа для использования в учебном
процессе по специальности Фармация
3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………….......4
Инструкция по охране труда и технике безопасности ……………………………5
1. Качественный анализ
1.1. Основные понятия качественного анализа...…………………………….7
1.2. Практические задания по качественному анализу
1.2.1. Катионы I аналитической группы……………………………………….8
1.2.2. Катионы II аналитической группы…………………………………….9
1.2.3. Катионы III аналитической группы……………………………...........10
1.2.4. Катионы IV аналитической группы…………………………….............11
1.2.5. Катионы V аналитической группы…………………………………….12
1.2.6. Катионы VI аналитической группы……………………………………13
1.2.7. Анионы I аналитической группы………………………………..........14
1.2.8. Анионы II аналитической группы……………………………………..16
1.2.9. Анионы III аналитической группы…………………………………….17
1.2.10. Анализ неизвестного вещества……………………………………..18
2. Количественный анализ
2.1. Основные понятия количественного анализа…………………………20
2.2. Практические задания по количественному анализу
2.2.1. Методы кислотно-основного титрования…………………………….28
2.2.2. Методы окислительно-восстановительного титрования…………….30
2.2.3. Осадительное титрование. Аргентометрия……………………………31
2.2.4. Комплексонометрия. Трилонометрия…………………………………33
2.2.5. Физико - химические методы анализа. Определение процентной
концентрации однокомпонентных веществ в растворе методом
рефрактометрии…………………………………………………………34
Приложение 1. Схема оформления дневника практических работ……………..39
Приложение 2. Классификация катионов……………………………………......40
Приложение 3. Классификация анионов………………………….........................41
Приложение 4. Величины показателей преломления и факторы водных
растворов веществ………………………………………………………………….42
Приложение 5. Таблица растворимости кислот, солей, оснований ………….44
Приложение 6. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева………….45
Приложение 7. Методы титриметрического анализа………………………….46
Список литературы…………………………………………………………….....47
4
ВВЕДЕНИЕ
Данные методические указания к
практическим занятиям по
аналитической химии предназначены для студентов колледжа, получающих
второе профессиональное образование по специальности Фармация.
Методические указания по аналитической химии созданы в помощь
студентам для самоподготовки и выполнения практических работ и включают
в себя следующие разделы:
- Введение.
- Инструкцию по охране труда и по технике безопасности.
- Основные понятия качественного анализа.
- Задания к практическим работам по качественному анализу.
- Основные понятия количественного анализа.
- Задания к практическим работам по количественному анализу.
- Приложения.
- Список литературы.
Приобретенные на занятиях общие и профессиональные компетенции в
области химического анализа, способствуют формированию профессиональных
компетенций в области контроля качества лекарственных веществ.
Для выполнения практической работы студент обязан подготовиться
теоретически, чтобы на занятиях
овладеть техникой выполнения
качественного и количественного анализа,
решать ситуационные задачи.
Студент должен:
- уметь организовать рабочее место;
- соблюдать правила техники безопасности;
- овладеть техникой качественного и количественного анализа;
- грамотно пользоваться химической посудой и оборудованием
химической лаборатории;
- работать с учебно-наглядными и методическими пособиями;
- решать ситуационные задачи.
По окончании занятия студент должен оформить дневник практических
работ для закрепления полученных компетенций. Дневник необходимо
оформить по определённой схеме (приложение №1).
Каждое практическое занятие
оценивается преподавателем с учетом
теоретической и практической подготовки студента.
5
ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И
ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
1. Общие требования безопасности
1.1. Рационально строить свою работу.
1.2. Все работы вести точно и аккуратно.
1.3. Соблюдать все меры предосторожности при работе с ядовитыми,
взрывоопасными и огнеопасными веществами.
1.4. Не загромождать свое рабочее место ненужными предметами.
1.5. Немедленно убирать с пола осколки разбитой посуды, пролитые жидкости или
жиры.
1.6. Осторожно обращаться с легко-воспламеняющими, горячими и взрывоопасными
веществами. При случайных проливах огнеопасных жидкостей необходимо
выключить нагревательные приборы, спиртовки, место пролива жидкости засыпать
песком или собрать тряпкой, затем тряпки и песок удалить, а место, где была пролита
жидкость, хорошо промыть водой.
1.7. Нельзя хранить на рабочем месте, какие – либо вещества неизвестного
происхождения.
1.8. Нельзя хранить и применять пищу на рабочем месте.
2. Требования безопасности перед началом работы
2.1. В лаборатории разрешено находится в белом халате и медицинской шапочке, во
второй обуви
2.2. Дежурные студенты принимают химическую лабораторию у предыдущей
группы.
2.3. Внимательно прочитать инструкцию к выполнению данной работы и продумать
последовательность операций.
2.4. Предварительно подробно ознакомиться с проведением химического опыта и
хорошо понять химизм процессов, которые предстоит изучить на практике.
2.2. Тщательно проверить, имеется ли все необходимое для проведения данной
работы.
3. Требования безопасности во время работы
3.1. При работе с реактивами необходимо: реактивы закрывать пробкой или
крышками. Если на склянке или банке нет этикетки, нельзя применять реактив.
3.2. Нельзя выливать или засыпать реактив обратно в склянку.
3.3. Применять реактивы следует в той концентрации и том количестве, которое
указано в методическом указании.
3.4. Нельзя работать с грязной посудой.
3.5. Нельзя пробовать вещества на вкус.
3.6. Нюхать вещества, можно направляя к себе движением руки струю газа или пара,
держа отверстие сосуда с веществом на некотором расстоянии от лица.
3.7. С сильно пахнущими веществами следует работать в вытяжном шкафу.
3.8. При растворении кислот наливают кислоту в воду, а не наоборот.
6
3.9. Не наклоняться над сосудом с кипящей жидкостью.
3.10. Нагревать жидкость в пробирке следует с верхних слоев, постепенно прогревая
всю пробирку. Пробирку следует держать так, чтобы отверстие было направлено в
сторону от себя и соседей, вдоль рабочего стола.
3.12. Нельзя путать крышки от склянок с разными веществами - это загрязняет
реактивы.
3.13. Зажигать спиртовку следует спичками, ни в коем случае зажигалками или
другой горящей спиртовкой. Нельзя перемещать горящую спиртовку.
4. Требования безопасности в аварийных ситуациях
4.1. Перед проведением очередного занятия в лаборатории преподаватель должен
повторить указания о мерах предосторожности, которые необходимо соблюдать при
использовании в данных опытах тех или иных реактивов.
4.2. При ранении стеклом нужно убедиться, что в ранке не осталось стекла, быстро
протереть ранку ваткой, смоченной спиртом, смазать йодом и забинтовать.
4.3. При термических ожогах на обожженное место следует приложить бинт,
смоченной холодной водой и обратиться в медицинский пункт колледжа.
4.4. В случае ожога лица, рук кислотой или щелочью немедленно обмыть пораженное
место большим количеством воды, При попадании кислоты или щелочи в глаза
необходимо промыть их большим количеством воды и обратиться в медицинский
пункт колледжа.
4.5. При необходимости пострадавшего после оказания первой помощи доставить в
поликлинику.
5. Требования безопасности по окончанию работы
5.1. После окончания работы привести в порядок рабочее место, вымыть посуду,
которая использовалась в химическом анализе, и сдать его лаборанту, дежурному
или преподавателю. Посуда должна быть чисто вымыта и ополоснута
дистиллированной водой.
5.2. Нельзя выливать в раковину отходы реактивов, вредные, пахучие вещества, для
этого имеются специальные банки «Слив реактивов».
7
1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
1.1 Основные понятия качественного анализа
Аналитическая химия – это химическая дисциплина, в задачи которой
входит изучение методов проведения химического анализа.
Объектами исследования аналитической химии могут быть органические
и неорганические вещества.
Программа по аналитической химии состоит из качественного и
количественного анализа.
Качественный анализ проводится с целью идентификации катионов,
анионов, функциональных групп и состоящих из них соединений. Для этого
используются химические, физические и физико-химические методы.
Химические методы качественного анализа основаны на химических реакциях.
В основе химического качественного анализа лежит классификации катионов и
анионов. Классификация катионов приведена в соответствии с кислотно основной системой анализа (приложение №2), анионов– по классической схеме
деления в соответствии с растворимостью солей (приложение №3). Для
проведения химического анализа веществ используют химические реакции.
Различают общие, групповые и характерные реакции.
1. Групповые реакции проводятся с групповыми реагентами. Групповые
реагенты – это реагенты, взаимодействующие с определённой группой
ионов с одинаковым или близким аналитическим эффектом, и позволяющие
отделить одну группу ионов от другой.
2. Характерные реакции проводят с селективными или специфическими
реагентами, которые взаимодействуют с небольшим количеством ионов,
вызывая одинаковый аналитический эффект. Селективные реагенты
реагируют с определённым ограниченным числом ионов. Специфические
реагенты вступают в аналитические реакции, как правило, с одним ионом.
3. Аналитические реакции могут выполняться «сухим» и «мокрым» путем
Сухим путем выполняются, например, пирохимические реакции. Мокрым
путем выполняются химические реакции между растворами.
Способы выполнения аналитических реакций могут быть различными:
пробирочный, капельный, микрокристаллоскопический, пирохимический и
другие.
1. Пробирочный способ, проводится в пробирке с небольшим количеством
исследуемого раствора и реагента.
2. Капельный способ – проводится на фильтровальной бумаге или на
предметном стекле с минимальным количеством исследуемого раствора и
реагента.
3. Микрокристаллоскопический способ - проводится
с использованием
микроскопа для наблюдения
кристаллов характерной формы, цвета и
размера.
8
4.
Пирохимический способ – основан на окрашивание ионами бесцветного
пламени спиртовки с помощью грифеля, медной или нихромовой проволоки
или с использованием выпарительной чашки.
1.2.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ПО КАЧЕСТВЕННОМУ
АНАЛИЗУ
1.2.1. Тема: Катионы I аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на катионы I
аналитической группы.
Опыт № 1. Качественные реакции на катион калия (К+)
1.1. Пирохимическая реакция.
Проведите пирохимическую реакцию на ион калия, используя любую
растворимую соль калия. Отметьте наблюдение – окрашивание пламени
спиртовки в фиолетовый цвет.
1.2. С раствором виннокаменной кислоты в присутствии ацетата натрия.
На предметное стекло поместите 1-2 капли раствора соли калия, добавьте
каплю ацетата натрия и 1 каплю раствора виннокаменной кислоты. Потрите
стеклянной палочкой. Отметьте наблюдения (белый кристаллический осадок).
Допишите уравнение реакции:
K+ + NaHC4H4O6 =
1.3. Микрокристаллоскопическая
реакция
с
раствором
гексанитрокобальтата(II) натрия и свинца.
На предметное стекло поместите каплю раствора соли калия, выпарите и рядом
добавьте каплю раствора реагента. Осторожно стеклянной палочкой приведите
растворы в соприкосновение, посмотрите в микроскоп. Отметьте наблюдения –
кубические кристаллы
черно-коричневого цвета. Допишите уравнение
реакции:
K+ + Na2Pb[Cu(NO2)6] =
Опыт№ 2 . Качественные реакции на катион натрия (Na+)
2.1. Пирохимическая реакция.
Выполните пирохимическую реакцию на ион натрия, используя любую
растворимую соль натрия. Отметьте наблюдение – окрашивание пламени
спиртовки в жёлтый цвет.
2.2. Микрокристаллоскопическая реакция с раствором цинкуранилацетата.
На предметное стекло поместите каплю раствора соли натрия, выпарите и
рядом добавьте каплю раствора реагента. Осторожно стеклянной палочкой
приведите растворы в соприкосновение, посмотрите в микроскоп. Отметьте
наблюдения – зеленовато-желтые мелкие кристаллы. Допишите уравнение
реакции:
Na+ + HZn[(UO2)3(CH3COO)9] =
2.3. Микрокристаллоскопическая реакция с раствором пикриновой кислоты.
9
На предметное стекло поместите каплю раствора соли натрия, выпарите и
рядом добавьте каплю раствора реагента. Осторожно стеклянной палочкой
приведите растворы в соприкосновение, посмотрите в микроскоп. Отметьте
наблюдения – в микроскопе наблюдаются кристаллы характерной формы.
Допишите схему реакции:
Na++ пикриновая кислота →……….
Опыт № 3. Качественные реакции на катион аммония(NH4+)
4.1. С раствором щелочи.
В пробирку поместите 2 капли соли аммония и 3-4 капли раствора гидроксида
натрия (не касаясь стенок пробирки). Держа у отверстия пробирки
индикаторную бумажку, смоченную очищенной водой, нагрейте пробирку над
пламенем спиртовки. Отметьте наблюдения. Допишите уравнения реакций:
NH4+ + NaOH =
NH4OH =
4.2. С реактивом Несслера.
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора соли аммония и 2 капли
реактива Несслера. Отметьте наблюдения – красно-бурый осадок. Допишите
уравнение реакции:
NH4OH + 2K2[HgI4] + 4 KOH =
1.2.2. Тема: Катионы II аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на катионы II
аналитической группы.
Опыт № 4. Действие группового реагента
На 2 предметных стекла поместите по 2 капли растворов солей серебра и
свинца. Прибавьте раствор соляной кислоты (1-2 капли).
Отметьте наблюдения – выпадение осадков белого цвета. Проверьте
растворимость осадков. Допишите уравнения реакций:
Ag+ + Cl- =
Pb2+ + 2Cl- =
Опыт № 5. Качественные реакции на катион серебра (Ag+)
5.1. С раствором калия иодида.
На предметное стекло поместите 1- 2 капли раствора соли нитрата серебра и
добавьте 1 каплю раствора калия иодида. Отметьте наблюдения – жёлтый
осадок. Допишите уравнение реакции:
AgNO3+ KI =
5.2. С раствором натрия тиосульфата.
На предметное стекло поместите 2 капли раствора нитрата серебра прибавьте 2
капли раствора тиосульфата натрия. Отметьте наблюдения – образование
белого осадка, переходящего в желтый, затем – в черный. Допишите уравнения
реакций:
2AgNO3+Na2S2O3=
Ag2S2O3=
10
Ag2SO3+S↓+H2O=
5.3. С формальдегидом в аммиачной среде (реакция «серебряного зеркала»).
В хорошо промытую пробирку прибавьте 3 - 4 капель раствора соли серебра и
3-4 капель раствор аммиака, добавьте 3-4 капель формальдегида и нагрейте.
Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
HCOH+2AgNO3+3NH4OH=
Опыт № 6. Качественные реакции на катион свинца (Рb2+)
6.1. С раствором калия иодида (реакция « золотой струи»)
В пробирку поместите по 3-4 капли раствора соли свинца (II) и раствора иодида
калия. К полученному осадку прилейте 3-4 капли очищенной воды и 3-4
капли разведенной уксусной кислоты, нагрейте до растворения осадка,
вылейте полученный раствор в холодную воду. Наблюдайте движение «золотой
струи» при взбалтывании. Допишите уравнение реакции:
Pb(NO3)2+ 2KI=
6.2. С раствором калия хромата.
На предметное стекло поместите 2 капли соли свинца раствора и 2 капли
раствора хромата калия. Отметьте наблюдения – образование желтого осадка.
Допишите уравнение реакции:
Pb(NO3)2+K2CrO4=
1.2.3. Тема: Катионы III аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на катионы III
аналитической группы.
Опыт № 7. Действие группового реагента
На
предметное стекло поместите на некотором расстоянии по 2 капли
растворов солей бария и кальция, добавьте в каждую каплю по 2 капли
раствора серной кислоты и этанола. Отметьте наблюдения – образование
осадков белого цвета. Допишите уравнения реакций:
Ba2+ + SO42- =
Ca2+ + SO42- =
Опыт № 8. Качественные реакции на катион кальция (Са2+)
8.1. С раствором оксалата аммония.
В пробирку поместите
растворы
соли кальция и
оксалата аммония.
Добавьте к полученному осадку
соляной кислоты. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнение реакции:
CaCI2 +(NH4)2C2O4 =
8.2. С раствором гексацианоферрата (II) калия.
В пробирку поместите растворы соли кальция, аммиачного буфера, нагрейте
и добавьте равный объем насыщенного раствора гексацианоферрата(II)калия.
Отметьте наблюдение – осадок белого цвета. Допишите уравнение реакции:
CaCI2+ K4[Fe(CN)6] + 2NH4OH=
Опыт № 9. Качественные реакции на катион бария (Ва2+)
9.1. С раствором калия хромата.
11
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора соли бария и 1каплю калия
хромата. Отметьте наблюдение – желтый осадок. Допишите уравнение
реакции:
BaCl2 + K2CrO4 =
9. 2 . С раствором бихромата калия.
На предметное стекло поместите 2 капли раствора соли бария и 1-2 капли
раствора калия бихромата. Отметьте наблюдение – желтый осадок. Допишите
уравнение реакции:
2BaCl2 +K2Cr2O7+H2O =
1.2.4. Тема: Катионы IV аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на катионы IV
аналитической группы.
Опыт№ 1 0 . Действие группового реагента
На
предметное стекло поместите на некотором расстоянии по 2 капли
раствора соли цинка и алюминия, добавьте в каждую каплю по 1 капле
гидроксида натрия. Проверьте растворимость осадков в избытке реагента.
Отметьте наблюдения. Допишите уравнения реакций:
А13++ NaOH=
А1(ОН)3+ NaOH=
Zn2++ NaOH=
Zn(ОН)2+ NaOH=
Опыт № 11. Качественные реакции на катион алюминия (А13+)
11.1. С раствором ализарина.
На фильтровальную бумагу поместите каплю раствора гексацианоферрата(II)
калия. В центр влажного пятна поместите каплю раствора любой соли
алюминия, обработайте пятно парами аммиака и добавьте каплю раствора
ализарина и снова обработайте парами аммиака. Отметьте наблюдения.
Допишите схему реакции:
AlCl3+ K4[Fe(CN)6] + NH4OH + ализарин →………
11.2. С раствором нитрата кобальта.
На фильтровальную бумагу поместите 1 каплю раствора соли алюминия и 1
каплю разбавленной азотной кислоты. Подсушите бумагу и добавьте 1 каплю
раствора нитрата кобальта. Фильтровальную бумагу поместите в
выпарительную чашку и подожгите. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнение реакции:
AlCl3+ Co(NO3)2=
Опыт № 12. Качественные реакции на катион цинка (Zn 2+)
12.1. С раствором нитрата кобальта.
На фильтровальную бумагу поместите 1 каплю раствора соли цинка и 1 каплю
разбавленной азотной кислоты. Подсушите бумагу и добавьте 1 каплю раствора
нитрата кобальта. Фильтровальную бумагу поместите в выпарительную чашку
и подожгите. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
12
ZnSO4 + Co(NO3)2=
12.2. С раствором гексацианоферрата (II) калия
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора соли цинка и 1 каплю
раствора желтой кровяной соли. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
ZnSO4 + K4[Fe(CN)6] =
1.2.5. Тема: Катионы V аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на катионы V
аналитической
группы
Опыт № 13. Действие группового реагента
На 4 предметных стекла поместите по 1 капле растворов солей железа (II и III),
магния и марганца, добавьте к ним по 1 капле гидроксида натрия. Проверьте
растворимость осадков в избытке группового реагента. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнения реакций:
Fe2++NaOH=
Fe3++NaOH=
Mg2++NaOH=
Мn2++NaOH=
Опыт № 14. Качественные реакции катион железа ( Fe2+)
14.1. С раствором гексацианоферрата (III) калия.
На предметное стекле поместите 2 капли раствора любой соли железа (II),
добавьте 1 каплю раствора соляной кислоты и 2 капли раствора красной
кровяной соли. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
FeSO4+ K3[Fe(CN)6]=
14.2. С раствором перманганата калия.
На предметное стекло поместите 2 капли раствора любой соли железа (II),
добавьте 1 каплю разбавленной серной кислоты и 2 капли раствора
перманганата калия. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
FeSO4+ KMnO4 +H2SO4 =
Опыт № 15.Качественные реакции на катион железа( Fe3+)
15.1. С раствором гексацианоферрата (II) калия.
На предметное стекло поместите 2 капли раствора любой соли железа (III)
добавьте 1 каплю раствора желтой кровяной соли. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнение реакции:
FeCl3 +K4[Fe(CN)6] =
15.2. С раствором роданида калия (или аммония).
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора любой соли железа (III),
добавьте 1-2 капли роданида калия( или аммония). Отметьте наблюдения.
Допишите уравнение реакции:
FeCl3+KCNS=
15.3. С раствором калия иодида.
13
На фильтровальную бумагу поместите 2 капли раствора соли железа (III),
1каплю раствора соляной кислоты и 2 капли раствора калия иодида.
Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
FeCl3 + HCl + KI =
Опыт № 16. Качественные реакции на катион магния (Mg2+)
С раствором гидрофосфата натрия.
В пробирку поместите 2 капли раствора любой соли магния, 1 каплю раствора
хлорида аммония, 2 капли раствора 10% аммиака. К полученному раствору
добавьте 2 капли раствора гидрофосфата натрия. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнение реакции:
MgSO4+Na2HPO4+NH4OH =
Опыт № 17.Качественные реакции на катион марганца (Мn2+)
С раствором сульфида натрия.
На предметное стекло поместите 1-2 капли раствора соли марганца и 1-2 капли
раствора сульфида натрия. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
MnSO4+Na2S=
1.2.6. Тема: Катионы VI аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на катионы VI
аналитической
группы
Опыт № 18. Действие группового реагента.
На 2 предметных стекла поместите по 1 капле растворов солей меди и ртути
(II), добавьте к ним по 1 капле раствора аммиака. Проверьте растворимость
осадков в избытке группового реагента. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнения реакций:
Cu2++ NH4OH =
Cu(OH)2+ NH4OH =
Hg2++ NH4OH =
Hg (OH)2+ NH4OH =
Опыт № 19. Качественные реакции на катион меди (Сu2+)
19.1. С раствором гексацианоферрата(II) калия.
На предметное стекло поместите 1-2 капли раствора соли меди и 1-2 капли
раствора желтой кровяной соли. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
CuSO4+K4[Fe(CN)6] =
19.2. С раствором калия иодида.
На предметное стекло поместите 1-2 капли раствора соли меди добавьте 1-2
капли раствор калия иодида. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
CuSO4+KI=
19.3. С раствором тиосульфата натрия.
14
На предметное стекло поместите 2-3 капли раствора соли меди и 1-2 капли
раствора тиосульфата натрия (недостаток). Отметьте наблюдения. Допишите
уравнения реакции:
CuSO4+Na2S2O3=
Проделайте эту реакцию с избытком реактива. Отметьте наблюдения.
1.2.7. Тема: Анионы I аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на анионы I
аналитической группы
Опыт№20. Действие группового реагента
На предметном стекле проделайте качественные реакции на анионы I
аналитической группы с раствором хлорида бария. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнения реакций:
SO32- + Ba2- =
ВО33- + Ba2- =
SO42- + Ba2- =
В4О72- + Ba2- =
22СО3 + Ba =
S2O32- + Ba2- =
22С2O4 + Ba =
PO43- + Ba2- =
22CrO4 + Ba =
Опыт№ 21. Качественные реакции на сульфит – ион( SO32-)
21.1. С раствором йода.
На предметное стекло поместите 2 капли раствора сульфита натрия добавьте 3
капли раствора серной кислоты и 1 каплю раствора йода. Отметьте
наблюдения. Допишите уравнение реакции:
Na2SO3 + KI =
21.2. С раствором нитрата серебра.
На предметное стекло поместите 1-2 капли раствора сульфита натрия, добавьте
1 каплю реактива нитрата серебра. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
Na2SO3 + AgNO3 =
Опыт№ 22. Качественные реакции на сульфат – иона (SO42-)
С раствором ацетата свинца.
На предметное стекло поместите 2 капли раствора соли сульфата добавьте 1
каплю разбавленной хлористоводородной кислоты и 1 каплю раствора ацетата
свинца. Проверьте растворимость осадка в насыщенном растворе ацетата
аммония или гидроксида натрия. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
Na2SO4 + Pb(NO3)2=
Опыт№ 23. Качественные реакции на карбонат – ион (СО32-)
23.1. С раствором хлористоводородной кислоты.
15
В пробирку поместите 5 капель раствора карбоната натрия и 5 капель 2 М
раствора хлористоводородной кислоты. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнение реакции:
Na2CO3+ HCI=
23.2. С раствором нитрата серебра.
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора карбоната натрия и 1-2
капли нитрата серебра. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
Na2CO3+ AgNO3 =
Опыт № 24. Качественные реакции на фосфат - ион (PO43-)
24.1. С раствором нитрата серебра.
На предметное стекло поместите 1-2 капли раствора гидрофосфата натрия
добавьте 2 капли раствора нитрата серебра. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнение реакции:
Na2HPO4+ AgNO3 =
24.2. С магнезиальной смесью.
В пробирку поместите 2 капли раствора гидрофосфата натрия, добавьте 2 капли
раствора хлорида аммония, 2 капли раствора аммиака 10%, затем 2 капли
раствора магния хлорида. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
MgSO4+Na2HPO4+NH4OH =
Опыт№ 25. Качественные реакции на тиосульфат – ион (S2O32-)
25.1. С раствором нитрата серебра.
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора тиосульфата натрия и 2
капли раствора нитрата серебра. Затем добавьте еще 2-3 капли раствора
тиосульфата натрия. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакций:
2AgNO3+Na2S2O3=
Ag2S2O3=
Ag2SO3+S↓+H2O=
25.2. С раствором соляной кислоты.
На предметное стекло поместите раствора тиосульфата натрия, добавьте 1-2
капли раствора соляной кислоты. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
Na2S2O3 + НСl =
Опыт№ 26. Качественные реакции на оксалат – ион( С2O42-)
26.1. С раствором хлорида кальция.
На предметное стекло поместите 2 капли оксалата аммония и 2 капли раствора
хлорида кальция. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
CaCI2 +(NH4)2C2O4 =
26.2. С раствором калия перманганата.
В пробирку поместите 5 капель раствора оксалата аммония и 5 капель раствора
серной кислоты. Пробирку нагрейте, но не кипятите. Затем добавьте по каплям
раствор перманганата калия. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
15
(NH4)2C2O4 + KMnO4 +H2SO4 =
Опыт № 27. Качественные реакции хромат – ион (CrO42-)
27.1. С раствором нитрата серебра.
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора хромата калия добавьте 1
каплю нитрата серебра. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
K2CrO4+ AgNO3=
27.2. С раствором ацетата свинца.
На предметное стекло поместите 1-2капли испытуемого раствора и 1 каплю
ацетата свинца. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
K2CrO4+Pb(CH3COO)2=
Опыт № 28. Качественные реакции на тетраборат-ион (В4072-) и
борат-ион (ВО3-3)
Пирохимическая реакция (реакция этерификации с этиловым спиртом в
присутствии концентрированной серной кислоты)
0,2 г борной кислоты или 10 капель раствора тетрабората натрия поместите в
фарфоровую чашку, прибавьте 10 капель концентрированной серной кислоты,
20 капель этанола и перемешайте. Смесь подожгите. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнение реакции:
Н3ВО3 + 3С2Н5ОН=
1.2.8. Тема: Анионы II аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на анионы II
аналитической группы
Опыт № 29. Действие группового реагента
На три предметных стекла поместите по 1 капле растворов солей натрия
хлорида, натрия бромида, калия иодида. Прибавьте к ним по 1 капле нитрата
серебра. Отметьте наблюдения. Допишите уравнения реакций:
Cl- + Ag+ =
Вr- + Ag+ =
I- + Ag+ =
Опыт № 30. Качественные реакции на бромид-ион (Вr-)
Реакция окисления.
В пробирку поместите 2 капли раствора любой соли, содержащей бромид-ион,
добавьте 2 капли разбавленной HCI или H2SO4, 3-5 капель хлороформа (или
бензола) и 3-5 капли хлорной воды (или хлорамина), энергично встряхните.
Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
NaBr + Cl2=
Опыт № 31. Качественные реакции на иодид-ион (I-)
31.1. С раствором нитрата свинца.
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора соли, содержащей иодидион, добавьте 1 каплю нитрата свинца. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнение реакции:
16
KI + Pb(NO3)2=
31.2. Реакция окисления.
В пробирку поместите 2 капли раствора калия иодида, 1 каплю раствора серной
кислоты, 5 капель хлороформа (или бензола), 2 капли хлорной воды (или
хлорамина в присутствии кислоты хлористоводородной) и энергично
встряхните смесь. Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
KI + Cl2=
1.2.9. Тема: Анионы III аналитической группы
Цель: Овладеть навыками проведения качественных реакций на анионы III
аналитической группы
Опыт № 32. Качественные реакции на нитрат – ион (NO3-)
32.1. С дифениламином.
В сухую фарфоровую чашку 1-2 капли раствора дифениламина в
концентрированном растворе серной кислоты и 1-2 капли раствора соли,
содержащей нитрат-ион. Отметьте наблюдения. Допишите схему реакции:
NaNO3 + дифениламин + Н2SO4(конц) →………
32.2. С антипирином в серной кислоте с образованием нитрозоантипирина.
В сухую фарфоровую чашку поместите 2 капли раствора соли, содержащего
нитрат- ион, добавьте 1 каплю 5% водного раствора антипирина и 4-8 капель
концентрированной серной кислоты, осторожно перемешайте. Отметьте
наблюдение. Допишите схему реакции:
NO3- + H2SO4(конц) + антипирин →……….
Опыт № 33. Качественные реакции на нитрит – иона (NO 2 - )
С серной кислотой.
В пробирке смешайте 2 капли раствора нитрита натрия и 2 капли
концентрированной серной кислоты. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнение реакции:
NaNO2+ H2SO4(конц) =
Опыт № 34. Качественные реакции на ацетат – ион (CH3COO-)
34.1. С серной кислотой.
В пробирку поместите 5 капель раствора ацетата натрия и 5 капель раствора
серной кислоты. Пробирку нагрейте. Отметьте наблюдения. Допишите
уравнение реакции:
CH3COONa+ H2SO4=
34.2. С этиловым спиртом.
В пробирку поместите по 5 капель раствора ацетата натрия, этанола и
концентрированной серной кислоты. Пробирку осторожно нагрейте. Отметьте
наблюдения. Допишите уравнение реакции:
CH3COOH + С2Н5ОН =
34.3. С раствором хлорида железа (III).
17
В пробирку поместите 5 капель раствора ацетата натрия, 2 капли раствора
хлорида железа (III) и 5 капель воды очищенной. Смесь немного нагрейте.
Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
CH3COONa+ FeCl3 =
Опыт№ 35. Качественная реакция на бензоат – ион ( C6H5COO-)
35.1. С хлоридом железа (III).
В пробирку поместите 1-2 капли раствора бензоата натрия и 2 капли раствора
хлорида железа (III). Отметьте наблюдения. Допишите уравнение реакции:
C6H5COONa + FeCl3 =
35.2. С сульфатом меди (II).
В пробирку поместите 1-2 капли раствора бензоата натрия и 2-3 капли
раствора сульфата меди (II). Отметьте наблюдения. Допишите уравнение
реакции:
C6H5COONa +CuSO4 =
Опыт № 36. Качественная реакция на салицилат - ион [C6H4(OH)COO-]
С хлоридом железа (III).
В пробирку поместите 3 капли раствора салицилата натрия и 3 капли раствора
хлорида железа (III). Разделите смесь на 2 пробы, в одну добавьте разведенную
соляную кислоту, в другую раствор уксусной кислоты. Отметьте наблюдения.
Допишите уравнения реакций:
C6H4(OH)COONa+ FeCl3 =
1.2.10. Тема: Анализ неизвестного вещества. Определение катиона и
аниона.
Цель: Систематизировать теоретические знания и практические умения и
навыки по качественному анализу.
Провести анализ катиона и аниона.
Ситуационная задача
Анализ неизвестного вещества
Выполните
анализ
раствора
неизвестного
вещества
следуя
рекомендациям. Сделайте вывод о составе соли и выведите формулу
неизвестного вещества, подтвердите вывод уравнениями реакций.
Рекомендации по выполнению задания:
1) описать внешний вид : цвет, однородность
- отсутствие окраски дает возможность предположить, что в растворе нет
катионов Fе3+,Сu2+, анионов CrO42- ;
2) растворимость в воде;
3) определить рН с помощью универсальной индикаторной бумаги
кислая среда указывает на присутствие солей сильных кислот слабых
оснований, щелочная среда на присутствие солей аммиака(предварительно
нагреть часть пробы) и солей сильных оснований и слабых кислот;
4) провести пирохимический анализ пробы;
18
5) пробу поделить на три части:
- 1 часть – открытие катионов;
- 2 часть – открытие анионов:
а) по таблице растворимости по катиону определить возможный анион, с
которым может быть образована соль;
б) определить группы возможных анионов с помощью групповых реагентов:
 (наличие осадка с хлоридом бария говорит о присутствии анионов 1
группы;
 наличие осадка с нитратом серебра – о наличие анионов 2 группы, если
осадков не обнаружено – о наличие анионов 3 группы.
 отдельные анионы обнаружить дробным методом.
- 3 часть – для проверочных опытов.
6) записать уравнения качественных реакций с помощью, которых
открыты катион и анион;
7) сделать вывод по анализу.
Оснащение: реактивы - растворы натрия хлорида, калия хлорида, аммония
хлорида, пикриновой кислоты, гексанитрокупрата (II) натрия и свинца,
гидроксида натрия, виннокаменной кислоты, соляной кислоты, ацетата натрия,
нитрата серебра, формалина, нитрата ртути (I), нитрата свинца, калия иодида,
хромата калия, тиосульфата натрия, бихромата калия, хлорида бария, хлорида
кальция, хромата калия, оксалата аммония, гексацианоферрата (II) калия,
хлорида аммония, бихромата калия, сульфата натрия, карбоната натрия,
сульфата аммония, серной кислоты, цинка сульфата, перекиси водорода,
хлорида алюминия, нитрата кобальта, ализарина, калия иодида, сульфата
железа (II), хлорида железа (III), сульфата магния, сульфата марганца,
гесацианоферрата(II, III) калия, калия перманганата, роданида калия,
гидрофосфата натрия, сульфида натрия, сульфата меди, карбоната калия,
сульфита натрия, раствор аммиака, реактив Несслера, спирт этиловый,
хлороформ, хлорная вода, йодная вода, бромная вода, раствор дифениламина в
серной кислоте.
Оборудование – предметные стекла, пробирки или пеницелинки, спиртовки,
воронки, фильтровальная бумага, стеклянные палочки, микроскоп
выпарительные чашки, грифели, нихромовая проволочка, индикаторная бумага.
19
2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
2.1. Основные понятия количественного анализа
Количественный анализ предназначен для количественного определения
элементов, входящих в состав вещества, самого вещества и примесей в нем.
Количественный анализ проводят химическим, физическим и физикохимическим методами. Среди количественных методов анализа различают
весовые, физические или физико-химические, объемные методы анализа и т. д.
Весовые методы предусматривают весовое определение продуктов
реакции путем проведения химических реакций, сопровождающихся
выпадением осадка. Осадок высушивают, прокаливают и взвешивают на
аналитических весах. И по количеству осадка рассчитывают количество
исходного вещества.
Физические или физико–химические методы - это изменение физических
свойств веществ (изменение окраски пламени, спектра
поглощения и
испускания, t кип., t плав., угла преломления, величины электрического тока).
Объемные методы связаны с определением количества раствора реагента
с точной концентрацией, пошедшего на взаимодействие с определяемым
веществом. По объему раствора реагента определяют количество
анализируемого вещества.
Объемные методы количественного определения связаны с операцией,
называемой
титрованием.
Отсюда
второе
название
метода
—
титриметрический. Титрование — процесс постепенного добавления раствора
реагента с известной концентрацией к раствору вещества неизвестной или
определяемой концентрацией (или наоборот).
В объемном анализе вместо взвешивания проводится измерение объемов. В
титриметрическом анализе к применяемым реакциям предъявляются
определенные требования:
1. Момент окончания реакции (называют точкой эквивалентности) должен
четко и хорошо определяться: точка эквивалентности может фиксироваться
по изменению окраски титруемого раствора, или с помощью индикатора;
выпадению осадка; по изменению химико - физических показателей
(электропроводность, потенциал, изменение угла преломления и т.д.).
2. Реакция не должна быть обратимой.
3. Скорость реакции должна быть достаточно высока, чтоб была возможность
точного фиксирования точки эквивалентности.
4. При титровании не должно быть побочных реакций.
Из объемных методов анализа наиболее часто применяют методы, основанные
на реакциях:
 нейтрализации;
 окисления — восстановления;
 комплексообразования;
 осаждения.
В соответствия с применяемой реакцией методы анализа получили названия:
20
методы нейтрализации, методы осаждения, методы окисления —
восстановления (редоксиметрии), методы комплексонометрии.
В количественном анализе растворы реагентов делятся по назначению:
1. Титранты (титрованные растворы, рабочие растворы)) — это растворы, с
помощью которых определяют концентрацию анализируемого вещества.
2. Стандартные растворы — это растворы с помощью которых определяют
точную концентрацию титранта.
При любом способе титрования всегда требуется титрованный раствор,
точное измерение объемов, четкое определение точки эквивалентности
правильное вычисление результатов анализа.
Способы выражения концентрации в количественном анализе
Состав раствора выражают в виде концентрации или доли каждого из веществ.
Под концентрацией принято понимать массу, объём или количество вещества в
определенной массе или объёме раствора. В связи с этим различают массовую и
объёмную концентрации. Доля, показывает, какую часть от общей массы,
объёма или числа молей всех компонентов раствора составляет интересующий
компонент. Её называют массовой, объёмной или мольной.
Массовая доля ( ω или С%) – отношение массы растворенного вещества к
общей массе раствора:
m(Х)
ω(Х) = ------------------, где ω (Х) – массовая доля растворённого вещества Х;
m(р-ра)
m(Х) – масса растворенного вещества Х;
m(р-ра) – масса раствора.
Массовую долю растворённого вещества ω(Х) обычно выражают в %; она
показывает содержание массы растворённого вещества в 100 г раствора:
m(Х)
ω(Х) = ------------------ 100 % ,например, массовая доля ω(NаСl) в растворе
m(р-ра)
составляет 20 %.Это значит, что в 100 г
раствора содержится 20 г NаСl и 80 г
воды.
Молярная доля () – отношение количества растворенного вещества в
растворе к общему количеству веществ этого раствора.
n(Х)
n(Х)
(Х) = ------------ или (Х1) = ------------100 %
nобщ.
nобщ
Количество растворенного вещества(n или ν):
m(Х)
n(Х) = ------------, где m(Х) – масса растворенного вещества Х1;
M(Х)
M(Х) – молярная масса растворенного вещества Х1;
например, М(NаОН) = 40 г/моль; m(NаОН) = 80 г;
тогда n(NаОН) = 2 моль.
nобщ. = n(Х1) + n(Н2О) ,например, М(Н2О) = 18 г/моль; m(Н2О) = 72 г, тогда
n(Н2О) = 4 моль; nобщ. = 2 моль + 4 моль = 6 моль,
21
следовательно:
2моль
(Х1) = ------------- = 0,333 или 33,3 %
6 моль
Моль – количество вещества, содержащее столько структурных единиц
(молекул, атомов, ионов, электронов и др.), сколько атомов в 0,012 кг изотопа
углерода 12С.
Объёмная доля – отношение объёма растворенного вещества к общему объёму
этого раствора, используется для характеристики газовых смесей, например
воздуха.
V(Х1)
V(Х1)
(Х1) = ------------------ или (Х1) = ------------------ 100 %
V (р-ра)
V (р-ра)
В аналитической химии наряду с общими химическими понятиями
широко используют ряд таких понятий, которые присущи только ей и
помогают характеризовать состав раствора, К ним относятся: эквивалент,
титр, титр по определяемому веществу.
Эквивалент – условная частица вещества Х, равноценная одному протону
в кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительновосстановительной реакции.
Понятие «эквивалент» применимо ко всем типам химических реакций и
веществ, как простым, так и сложным. Чтобы показать, какая часть молекулы
вещества
является
эквивалентом,
используют
понятие
«фактор
эквивалентности».
Фактор эквивалентности – число, показывающее, какая доля реальной
частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотноосновной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной
реакции.
Это безразмерная величина, которая рассчитывается на основании
стехиометрических коэффициентов реакции, равная или меньше единицы:
экв.(Х)  1
Для кислотно-основных реакции экв.(Х) вычисляют по числу
замещенных атомов водорода, а для окислительно-восстановительных – по
числу электронов, участвующих в реакции.
Эквивалент (Э) – 1/х часть частицы вещества. При х =1 эквивалент
адекватен самой частице в целом. Число х называют числом эквивалента. Оно
указывает на число замещенных (присоединенных) атомов водорода или число
отданных (принятых) электронов.
Фактор и число эквивалентности связаны соотношением:
экв.(Х) =1/х, очевидно, что   1
Эквивалент вещества, используя фактор эквивалентности, записывают
экв.(Х) или Э(Х) и при этом указывают его величину.
Пример, в реакции Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl+H2О + СО2
22
молекула Na2CO3 эквивалентна двум протонам. Следовательно, 1/2 её часть,
взаимодействующая с одним протоном, является эквивалентом. Поэтому число
эквивалентности (Na2CO3) = 2; (Na2CO3) = 1/2; Э(Na2CO3) = 1/2 Na2CO3.
Значение (Х) можно определить по химической формуле вещества. Так, для
кислот число эквивалента (Х) равно числу катионов водорода, способных
замещатся катионами металла (равно основности кислоты). Для гидроксидов
число эквивалента (Х) равно числу гидроксогрупп ОН-. Для солей число
эквивалента (Х) равно числу катионов водорода кислоты, замещенных
катионами металла или аммония.
Пример, в реакции:
10FeSO4 + 2KMn7¯O4 +8Н2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2Mn2+SO4 + К2SO4 + 8Н2О
Mn7¯ + 5е¯  Mn2+ , следовательно Z(КМnO4) = 5; (KMnO4) = 1/5;
Э(KMnO4) =1/5 KMnO4
Молярная масса эквивалента вещества Х – это масса одного моля
эквивалента этого вещества. Её записывают и рассчитывают следующим
образом:
МЭ(Х) = экв.(Х )· М (Х) = М (Х)/х, для ранее приведенных реакций:
105,99
МЭ(Na2CO3) = 1/2105,99 = ----------- = 52,99 г
2
158,03
МЭ(KMnO4) = 1/5158,03 = ----------- = 31,61 г
5
Молярная концентрация – отношение количества растворенного вещества к
объёму раствора (количество молей растворенного вещества в 1 л раствора).
Обычно её обозначают С(Х), а после численного значения пишут моль/л или М:
n(Х)
m(Х)
С(Х) = ---------- 1000 = -------------- 1000 , например С(HCl) = 0,1 моль/л или
V
М(Х) V
0,1М
Молярная концентрация эквивалента – отношение количества вещества
эквивалента в растворе к объёму этого раствора или количество молей
эквивалента вещества в 1 л раствора. Форма записи СЭ(Х) или С(Эх):
nЭ(Х)
m(Х)
СЭ(Х) = -----------1000 = ------------------1000, где
V
МЭ(Х)  V
nЭ(Х) – количество эквивалентов вещества, моль;
V – объём раствора, мл;
m(Х) и МЭ(Х) – соответственно растворённая и молярная масса эквивалента
вещества, г.
При обозначении единиц измерения пишут моль/л или М и указывают
фактор эквивалентности или химическую реакцию.
23
Например, 0,5М Н2SО4(экв. = ½). Часто вместо указанного обозначения пишут
«н» или используют термин « нормальный раствор»: 0,5н Н2SО4 или 0,5нормальный раствор Н2SО4.
Молярная концентрация эквивалента всегда больше (экв.(Х) > 1) или
равна (экв.(Х) = 1)молярной концентрации раствора. Связь между ними
определяется соотношением:
С(Х)
СЭ(Х)= -----------экв.(Х)
Пример, имеется 0,1М раствор Н2SО4. Чему равна его молярная
концентрация эквивалента, если фактор эквивалентности экв.( Н2SО4) = 1/2 ?
0,1
СЭ(Н2SО4) = -------- = 0,2М (или С(Н2SО4) = 0,2н)
1/2
Для правильного проведения титриметрического анализа крайне важно
определить и рассчитать точную концентрацию применяемого для анализа
веществ раствора реагента – титранта. Растворы точной концентрации,
предназначенные для титрования, называются титрованными растворами.
Наиболее употребительны обозначения концентрации титрантов в виде
молярной концентрации или молярной концентрации эквивалента.
В аналитической химии широко используют закон эквивалентов, в
соответствии с которым число эквивалентов взаимодействующих и
образующихся веществ равно.
Для произвольной реакции :
аА + bB = сC + dD
закон эвивалентов имеет следующие математические выражения:
1) nЭ(А) = nЭ(В) = nЭ(С)= nЭ(D) ;
2 моль · ½ А = 2 моль · ½ В = 2 моль · ½ С = 2 моль · ½ D = 1 моль
2) Молярная концентрация эквивалентов рассчитывается по формулам:
nЭ.(Х)
СЭ.(Х) = ---------------1000 = , выражаем
V
значение nЭ(Х), следовательно:
СЭ(А) ·V(А) = СЭ(В) ·V(В)
0,1 моль/л(А )· ½ А ·1л(А) = 0,1 моль/л(В) · ½ В ·1л(В)
0,05 моль(А) = 0,05 моль(В)
Закон эквивалентов лежит в основе титриметрического анализа.
Кроме этого, концентрацию титранта можно выразить с помощью титра (Т) и
титра раствора по определяемому веществу.
Титр раствора по определяемому веществу (Т) – масса определяемого
вещества (Х) в г, реагирующая с 1 мл раствора титранта (А).
m(Х)
Т(Х) = -----------, г/мл
V(А)
24
Например, Т(NaОН) = 0,0025г/мл, это значит 1 мл раствора Н2SО4 реагирует с
0,0025 г NaОН.
Титр связан с молярной концентрацией и молярной концентрацией
эквивалента титранта (А) следующими соотношениями:
СЭ(А) ·МЭ.(Х)
Т(Х)=------------------1000
Данный способ выражения концентрации используют, если титрант
применяют для определения только одного вещества. Например, на контроле
качества лекарственных средств: определяют массовую долю борной кислоты
по 0,1 М NaОН в глазных каплях: Т(NaОН/ Н3ВО3) = 0,00618г/мл
Поправочный коэффициент – число, показывающее, во сколько раз
практическая концентрация (навеска) больше или меньше заданной (расчётной,
теоретической).
практическая концентрация
взятая навеска
К = ------------------------------------- = -----------------------------теоретическая концентрация теоретическая навеска
Например, необходимо приготовить 100 мл 0,1 М раствора щавелевой кислоты
Н2С2О4 ·2Н2О. Фактор эквивалентности экв.(Н2С2О4 ·2Н2О) = 1/2.Расчетная
навеска равна 0,6304 г. Практическая навеска взята 0,6310 г. Чему будет равен
поправочный коэффициент К?
К =0,6310/ 0,6304 = 1,0010
Обычно указывают теоретическую расчетную концентрацию, а радом
указывают поправочный коэффициент К. Для приведенного примера:
СЭ(Н2С2О4 ·2Н2О) = 0,1 М (К=1,0010)
Этот способ выражения концентрации удобен, его применяют в лабораториях.
Рекомендуемая величина К для проведения анализа:
а).Государственная Фармакопея ХI издания:
К= 0,98 – 1,02
б).ГОСТ «Методы приготовления титрованных растворов»:
К= 0,97 – 1,03
При отклонении величины К от указанных пределов титрованный раствор
необходимо:
 разбавить: V(H2О) = (К-1) · Vтитранта или
 укрепить: m(Х) = (1-К) · q(Х), где q(Х)- навеска вещества Х в г.
Например, если К = 1,05, значить титрованный раствор нужно разбавить, т.е.
добавить воду:
V(H2О) = (1,05-1) ·1000 = 50 мл;
если К= 0,92, значит титрованный раствор нужно укрепить, т.е. добавить
вещество, из которого он готовится:
m(Х) = (1-0,92) · 3,65 = 0,292 г.
25
Мерная посуда
Стакан с носиком служит для хранения жидких и твердых
веществ, а также для проведения простейших химических
операций (растворение, нагревание)
Колба коническая используется для проведения
различных химических операций, например титрования
Колба
круглодонная
служит
для
проведения
разнообразных химических операций при нагревании.
Цилиндр используют для измерения объема жидкостей.
Воронка конусообразная служит
жидкостей и фильтрования.
для
переливания
Стеклянная палочка предназначена для размешивания
веществ в химической посуде. Для предохранения посуды
от случайного растрескивания при размешивании веществ
на конец стеклянной палочки надевают кусочек
резиновой трубки.
Ложка фарфоровая (1), шпатель (2) служат для взятия
твердых и сыпучих веществ. Ложка-дозатор (3)
предназначена для взятия определенной порции вещества.
26
Чашка фарфоровая
жидкостей.
применяется
для
выпаривания
Ступка с пестиком служат для размельчения и растирания
твердых веществ.
Штатив для пробирок, служит для размещения в нем
пробирок.
Зажим пробирочный служит для закрепления пробирки,
если вещество в пробирке требуется нагреть в пламени.
Склянка с пипеткой служит для хранения растворов
реактивов при работе с малыми количествами веществ.
Мерная колба, предназначена для приготовления
растворов точной концентрации, а также растворов
разбавления.
Пипетки с делениями на слив от любой отметки до
сливного
кончика.
Применяются
для
точного
отмеривания определенных объемов жидкости.
Спиртовка предназначена для нагревания жидкостей.
27
2.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ПО КОЛИЧЕСТВЕННОМУ
АНАЛИЗУ
2.2.1. Тема: Методы кислотно-основного титрования.
Цель:
Овладеть
навыками
титриметрического
анализа
нейтрализации
методами
В основе методов кислотно-основного титрования (нейтрализации) лежат
реакции нейтрализации.
В зависимости от рабочего раствора различают два вида методов
нейтрализации:
- Ацидиметрия - рабочим раствором является раствор сильной кислоты (НСI
или H2S04). Определяют основания или соли образованные сильным
основанием и слабой кислотой.
- Алкалиметрия - рабочим раствором является раствор щелочи (NaOH или
КОН). Определяют кислоты или соли образованные сильной кислотой и
слабым основанием.
1. Задание: Определение массовой доли соляной кислоты НСl в растворе.
Методика: Приготовить разведение 1:100. В коническую колбу поместить 1
мл разведения раствора соляной кислоты НСl , добавить 1-2 капли индикатора
метилового оранжевого и титровать 0,1 М раствором гидроксида NаОН до
изменения окраски от розовой до желтой. Титровать до трех сходящихся
результатов.
1. Дописать уравнение реакции, происходящей при титровании:
HCI + NaOH=
2.Выполнить расчеты по результатам титрования:
СЭ(NаОН) · МЭ(НСI)
где СЭ(NаОН) – молярная концентрация
T(НСI) = ---------------------------------- ,
эквивалента рабочего раствора
1000
NаОН (СЭ(NаОН) = 0,1 М);
МЭ(НСI) – молярная масса эквивалента кислоты хлористоводородной(г/моль) ;
Т(НСl) · Vср (NаОН) · К(NаОН) ·100% VК.
ω%(НСI) = ----------------------------------------------------------- · ------,
q(НСI)
VП.
где ω%(НСI) – массовая доля кислоты хлористоводородной в
растворе(%);
Т(НСl) – титр кислоты хлористоводородной (г/мл);
Vср(NаОН) – средний объём рабочего раствора натрия гидроксида,
который был израсходован на титрование разведения раствора кислоты
хлористоводородной (мл);
К(NаОН) – поправочный коэффициент к концентрации рабочего раствора
натрия гидроксида, если не обозначен на этикетке рабочего раствора
принимают за единицу, т.е. К = 1);
28
q(НСI) – навеска определяемого раствора, т.е. количество разведения
кислоты хлористоводородной взятое на титрование (мл);
VК – объём колбы, т.е. объём мерной колбы в которой готовили
разведение (мл);
VП. – объём пипетки (мл), количество раствора кислоты
хлористоводородной взятое для приготовления разведения.
2. Задание: Определение массовой доли борной кислоты Н3ВО3 в
растворе.
Методика: В коническую колбу поместить 1 мл раствора борной кислоты
Н3ВО3, добавить пальчиковым мерным цилиндром 1 мл глицерина
нейтрализованного по фенолфталеину и 1-2 капли индикатора фенолфталеина,
титровать
0,1 М раствором гидроксида NаОН до изменения окраски от
бесцветной до розовой. Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции, происходящей при титровании:
Н3ВО3 + NaOH=
2. Выполнить расчеты по результатам титрования:
СЭ (NаОН) · МЭ(Н3ВО3)
T(Н3ВО3) = ---------------------------------- ,
1000
Т(Н3ВО3) · Vср (NаОН) · К(NаОН) ·100%
ω%( Н3ВО3) = ------------------------------------------------------q(Н3ВО3)
3. Задание: Определение массовой доли натрия гидрокарбоната NaHCO3
в растворе.
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора натрия
гидрокарбоната NaHCO3, добавить 1-2 капли индикатора метилового
оранжевого и титровать 0,1 М раствором гидроксида НСI до изменения
окраски от жёлтой до розовой. Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции, происходящей при титровании:
NaHCO3 + НСI =
2. Выполнить расчеты по результатам титрования:
СЭ(1(НСI) · МЭ(NaHCO3)
T ( NaHCO3) = -----------------------------------,
1000
Т(NaHCO3) · Vср (НСI) · К(НСI) ·100%
ω%( NaHCO3) = -------------------------------------------------- .
q(NaHCO3)
29
2.2.2. Тема: Методы окислительно-восстановительного титрования
(редоксиметрия).
Цель:
Овладеть
навыками
титриметрического
анализа
методами
редоксиметрии
В основе методов окислительно-восстановительного титрования лежат
окислительно-восстановительные реакции (реакции, идущие с изменением
степеней окисления реагирующих веществ). При помощи титрованных
растворов
окислителей
определяют
количественно
содержание
восстановителей и наоборот.
Редоксиметрия подразделяется на ряд методов: перманганатометрию,
йодометрию, хроматометрию, броматометрию и нитритометрию.
4. Задание: Определение массовой доли перекиси водорода Н2О2 в
растворе.
Определение основано на окислении перекиси водорода перманганатом
калия до молекулярного кислорода.
Методика: Приготовить разбавленный раствор перекиси водорода Н2О2 1:100.
В колбу для титрования поместить 1 мл разведения перекиси водорода
пипеткой и 1 мл 2 М раствора Н2SО4. Титровать 0,1 М раствором КMnО4 до
слабо-розового окрашивания. Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции, проходящей при титровании, составить
электронный баланс и уравнять:
Н2О2 + КMnО4 + Н2SО4 =
2.Выполнить расчеты по результатам титрования:
СЭ(КMnО4) · МЭ(Н2О2)
Т(Н2О2) = --------------------------------- ,
1000
Т(Н2О2)· V(КMnО4) ·100%
Vк
ω%( Н2О2) = ------------------------------------- · ----- .
q(Н2О2) ·
Vп
5. Задание: Определение массовой доли железа (II) в растворе сульфата
железа(II)FeSО4.
Методика: В мерную колбу на 100 мл поместить 5 мл раствора сульфата
железа неизвестной концентрации, добавить 1 мл разбавленной серной кислоты
Н2SО4 и довести до метки водой. В колбу для титрования поместить 2 мл
разведения и титровать 0,1 М раствором КМnО4 до слабо - розового
окрашивания. Титровать до трех сходящихся результатов.
1.Дописать уравнение реакции, происходящее при титровании, составить
электронный баланс и уравнять:
FeSО4 + КMnО4 + Н2SО4 =
2.Выполнить расчеты по результатам титрования:
СЭ(КMnО4) · МЭ(FeSО4)
Т(FeSО4) = --------------------------------------,
1000
30
Т(FeSО4) · V(КMnО4) ·100% V к
ω%(FeSО4) = ------------------------------------- · -----.
q(FeSО4)
Vп
6. Задание: Определение массовой доли йода I2 в спиртовом растворе.
Метод йодометрии можно использовать для определения массовой доли
йода в лекарственных препаратах: 2,5 %, 5 % и 10 % спиртовых растворах йода
(вариант прямого титрования).
Методика определение йода: в колбу для титрования поместить 1 мл 5%
спиртового раствора йода, 5 мл 10 % раствора калия иодида и 15 мл
дистиллированной воды. Титровать 0,1 М раствором тиосульфата натрия без
индикатора до соломенно-жёлтого цвета, затем добавить 1 мл 1% раствора
крахмала и титровать до полного обесцвечивания раствора. Титровать до трёх
сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции, происходящее при титровании, составить
электронный баланс и уравнять:
Nа2S2О3 + I2 =
2. Выполнить расчеты по результатам титрования: определить титр йода и
массовую долю йода в спиртовом растворе йода.
7. Задание: Определение массовой доли тиосульфата натрия Nа2S2О3 в
растворе.
Метод йодометрии можно использовать для определения массовой доли
тиосульфата натрия в растворе (вариант прямого титрования).
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора тиосульфата
натрия Nа2S2О3. Титровать 0,1 М раствором йода без индикатора до соломенножёлтого цвета, затем добавить 1 мл 1% раствора крахмала и титровать до
полного обесцвечивания раствора. Титровать до трёх сходящихся результатов.
1.Дописать уравнение реакции, происходящее при титровании, составить
электронный баланс и уравнять:
Nа2S2О3 + I2 =
2.Выполнить расчеты по результатам титрования: определить титр и массовую
долю тиосульфата натрия в растворе.
2.2.3. Тема: Осадительное титрование. Аргентометрия.
Цель:
Овладеть
навыками
титриметрического
анализа
редоксиметрии
методами
В основе методов осаждения лежат реакции, идущие с образованием осадка.
Рабочим раствором является титрованный раствор нитрата серебра.
В зависимости от применяемого индикатора в аргентометрии различают
следующие методы:
31
- Метод Мора, основанный на реакции между ионами серебра и галогенид ионами в присутствии индикатора - раствора калия хромата. Определяют
хлориды и бромиды.
- Метод Фольгарда (тиоцианатометрия, роданометрия), основанный на
реакции между ионами серебра и тиоцианат-ионами в присутствии ионов
железа (III) в качестве индикатора(железоаммонийные квасцы). Определяют
бромиды.
- Метод Фаянса, основан на применении адсорбционных индикаторов(эозинат
натрия). Определяют йодиды.
8. Задание: Определение массовой доли натрия хлорида в растворе
методом Мора.
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора натрия хлорида,
1-2 капли раствора индикатора хромата калия К2СrО4, 5 мл воды. Титровать
0,1 М раствором нитрата серебра до грязно - розового окрашивания осадка.
Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнения реакций, проходящие при титровании в молекулярном и
ионном виде:
NaCI + AgNO3 =
AgNO3 + K2CrO4 =
2. Выполнить расчеты по результатам титрования: определить титр и
массовую долю натрия хлорида в растворе.
9. Задание: Определение массовой доли калия иодида концентрации в
растворе методом Фаянса.
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора калия иодида,
добавить 1,5 мл раствора разведенной уксусной кислоты, 1-2 капли 0,1 %
раствора эозината натрия и титровать 0,1М раствором нитрата серебра до
розово-малинового осадка. Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнения реакций происходящие при титровании:
KI + AgNO3 =
2. Выполнить расчеты: определить титр и массовую долю калия йодида в
растворе.
10. Задание: Определение массовой доли натрия бромида в растворе
методом Фольгарда.
Определение основано на осаждении, бромид - ионов Вr- избытком 0,1 М
раствора нитрата серебра АgNО3 в азотнокислой среде, не прореагирующую
часть АgNО3 титровать раствором роданида калия или аммония в присутствии
индикатора насыщенного раствора железоаммонийных квасцов
Методика: в колбу для титрования поместить 0,5 мл раствора натрия бромида,
1-2 мл разбавленного раствора азотной кислоты, 2 мл 0,1 М раствора нитрата
серебра
АgNО3,
1-2
капли
индикатора
насыщенного
раствора
железоаммонийных квасцов и титровать избыток АgNО3 0,1 М раствором
роданида калия или аммония до красной окраски раствора. Титровать до трех
сходящихся результатов.
1. Переписать уравнения реакции, происходящие при титровании:
32
NaВr + АgNО3 = АgВr↓ + NaNО3 + (АgNО3)избыток
АgNО3 + КSСN = КNО3 + АgSСN↓
в конечной точке титровании:
2FеNН4(SО4)2 + 6КSСN = 2Fе(SСN)3↓ + 3К2SО4 + (NН4)2SО4
2. Выполнить расчет массовой доли натрия бромида в растворе по формуле:
T (AgNO3/NaВr) · [V(АgNО3) · K(АgNО3) -V(КSСN ) · K(КSСN)] · 100%
ω%( NaВr ) = -----------------------------------------------------------------------------------------------q(NaВr)
2.2.4. Тема: Комплексонометрия. Трилонометрия.
Цель:
Овладеть
навыками
титриметрического
анализа
комплексонометрии
методом
Коплексонометрическое титрование (или комплексонометрия) основано на
образовании прочных комплексных соединений хелатного типа ионов металлов
с Трилоном Б. В качестве индикатора используют кислотный хром тёмносиний. Титрование проводят в аммиачно-буферной среде. Определяют
количественное содержание солей двухвалентных металлов (кальция, магния,
цинка и др.)
11. Задание: Определение массовой доли цинка сульфата в растворе.
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора ZnSO4, 5 мл воды,
2 мл аммиачного буферного раствора и несколько крупинок индикатора
кислотного хрома темно-синего, титровать 0,1 М раствором Трилона Б до
перехода окраски из красной-фиолетовой в сине-фиолетовую. Титровать до
трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции происходящей при титровании:
СН2-СООNа
СН2 - N
СН2-СООН + ZnSO4=
СН2- СООН
СН2 - N
СН2-СООNа
2. Выполнить расчеты: определить титр и массовую долю цинка сульфата в
растворе.
12. Задание: Определение массовой доли кальция хлорида в растворе.
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора кальция хлорида,
1 мл аммиачного буферного раствора, несколько крупинок индикатора
кислотного хрома темно-синего, титровать до перехода окраски из краснойфиолетовой в сине-фиолетовую. Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции происходящей при титровании:
33
СН2-СООNа
СН2 - N
СН2-СООН + СаСl2 =
СН2- СООН
СН2 - N
СН2-СООNа
2. Выполнить расчет: определить титр и массовую долю кальция хлорида в
растворе.
13. Задание: Определение массовой доли магния сульфата в растворе.
Методика: В колбу для титрования поместить 1 мл раствора магния сульфата,
1 мл аммиачного буферного раствора, несколько крупинок индикатора
кислотного хрома темно-синего, титровать до перехода окраски из краснойфиолетовой в сине-фиолетовую. Титровать до трех сходящихся результатов.
1. Дописать уравнение реакции происходящей при титровании.
СН2-СООNа
СН2 - N
СН2-СООН + MgSO4 =
СН2- СООН
СН2 - N
СН2-СООNа
2. Выполнить расчет: определить титр и массовую долю магния сульфата в
растворе.
2.2.5. Тема: Физико - химические методы анализа. Определение
процентной концентрации однокомпонентных веществ в
растворе методом рефрактометрии.
Цель: Овладеть навыками работы с рефрактометром и определения
концентрации веществ методом рефрактометрии
Принцип действия рефрактометра
Рефрактометрия (от лат. refractus - преломленный и греч. metreo измеряю) - метод анализа, основанный на явлении преломления света при
прохождении из одной среды в другую. Преломление света, то есть изменение
его первоначального направления, обусловлено различной скоростью
распределения света в различных средах.
При этом отношение синуса угла падения луча (ε) к синусу угла преломления
(ε1) для двух соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая
показателем преломления (n).
34
Рис. 1. Ход лучей на границе раздела двух сред
sinε
n = ------sinε1
Показатель преломления (n) зависит
 от природы веществ;
 от температуры (показатель преломления определяют при температуре
200С);
 от концентрации раствора;
 от длины волны (измерения производят при длине волны 589,3 нм).
Примечание: При концентрации вещества менее 3 - 4% не рекомендуется
использовать метод рефрактометрии.
Рефрактометром называют прибор, служащий для определения показателя
преломления световых лучей в прозрачных жидкостях. Принцип действия
прибора основан на явлении полного внутреннего отражения, возникающем на
границе раздела двух сред, при переходе луча из оптически более плотной в
оптически менее плотную среду.
В результате в преломленных
лучах образуется резкая граница
между
светлой
и
темной
областями.
Главной частью рефрактометра
является
система
двух
прямоугольных призм (рис. 2),
сделанных из стекла с большим
показателем преломления (n =
1,7).
Пределы измерения
показателей преломления 1,3-1,7.
Показатель
преломления,
измеренный при 20°С и длине
волны
света
589,3
нм,
35
обозначается индексом n0 . Показатель преломления n0 для воды, измеренной
при этих условиях равен постоянной величине равной 1,3333.
Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах
выражается формулой:
n-n0
C%=------F
В г/мл следующей формулой:
n-n0
Cг/мл=------F·100
где n и n0 - показатели преломления раствора и растворителя; С - концентрация
вещества в растворе; F - фактор показателя преломления.
Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций
растворов веществ, приведены в рефрактометрических таблицах, которые
имеются в Приложении 4.
Устройство рефрактометра
Рис 3. Внешний вид рефрактометра ИРФ-454
Рефрактометр ИРФ-454 состоит из следующих основных частей: корпуса 2,
зрительной трубы с окуляром 1 и рефрактометрического блока 3, нижняя
часть является измерительной призмой, а верхняя - осветительной.
Рефрактометрический блок жестко соединен со шкалой отсчетного
устройства, расположенного внутри корпуса прибора. Чтобы найти границу
раздела и совместить ее с перекрестием сетки, необходимо, вращая винтом
8, наклонить рефрактометрический блок до нужного положения. Для
устранения
окрашенности
наблюдаемой
границы
раздела служит
компенсатор. Винтом 10 можно
вращать
призмы
компенсатора
одновременно в разные стороны, устраняя при этом цветную кайму границы
36
раздела. Исследуемая жидкость подсвечивается зеркалом 6 (на рис. 3 оно
показано в закрытом положении), а шкала показателей преломления зеркалом 5.
Порядок работы
1. До начала измерений проверить чистоту соприкасающихся поверхностей
призм.
2. Проверка нулевой точки. На поверхность измерительной призмы нанести 23 капли дистиллированной воды, осторожно закрыть осветительной призмой.
Открыть осветительное оконце 3 и установить в направлении наибольшей
интенсивности источника света с помощью зеркала 6. Путем вращения винта 8
получить резкое, четкое, бесцветное разграничение светлого и темного поля в
поле зрения окуляра. Вращая винтом 8, нанести линию света и тени точно до
совпадения с точкой пересечения линии в верхнем оконце окуляра.
Вертикальная линия в нижнем оконце окуляра указывает результат измерения показатель преломления воды при 20°С равен 1,333. В случае других показаний
показатель преломления воды, следует повторить измерение, предварительно
обработать рефрактометрический блок 3 спиртом и тщательно вытереть
фильтровальной бумажкой.
3. После установки прибора на нулевую точку приподнимают камеру
осветительной призмы и фильтровальной бумагой вытирают воду. Затем наносят 1-2 капли исследуемого раствора на плоскость измерительной призмы,
камеру закрывают. Вращают винты до совпадения границы света и тени с
точкой пересечений линий. По шкале в нижнем оконце окуляра производят
отсчет коэффициента преломления раствора.
4. После каждого определения рефрактометрический блок необходимо промыть водой и вытереть досуха фильтровальной бумагой, между измерительной
и осветительной призмой проложить фильтровальную бумажку.
5. Определение концентрации по таблицам. Существуют таблицы для
определения концентрации водных растворов веществ, которые называются
рефрактометрическими. В таблицах приведены коэффициенты преломления и
соответствующие им концентрации веществ. В некоторых таблицах приведены
коэффициенты преломления с точностью до третьего знака. В этом случае
концентрация, соответствующая значению показателя преломления, взятому с
четвертым знаком, определяется интерполированием.
Определение концентрации вещества в растворе
В рефрактометрии используют два способа расчета концентрации вещества в
растворе по измеренному показателю преломления.
1. Расчет концентрации по формуле:
n-n0
C%= ------F
Значение фактора показателя преломления берется из рефрактометрических
таблиц.
37
2. Расчет концентрации по рефрактометрическим таблицам:
Измерив, показатель преломления, в таблице находят соответствующее ему
значение концентрации. Если измеренный показатель преломления в таблице
не приведен, проводится интерполирование.
Пример: Расчет концентрации по формуле:
Рассчитать процентное содержание глюкозы в растворе, если показатель
преломления раствора глюкозы равен n = 1,3373, n воды = 1,3333. Фактор F
глюкозы безводной-0,00142.
Решение:
n-n0
1,3373-1,3333
C% = ------- = --------------------- = 2,8 %
F
0,00142
Вывод: Процентное содержание глюкозы C% = 2,8 %.
14. Задание: Определение концентрации
веществ в
растворах с
неизвестной концентрацией.
Выполнить задание по предложенному алгоритму:
1. Проверить правильность работы рефрактометра: нанести на призму
несколько капель воды очищенной.
2. Определить ее показатель преломления (n0). Он должен быть равен
1,333.
3. Определить показатель преломления исследуемого раствора (n).
4. По рефрактометрической таблице определить % концентрацию
раствора соответствующую этому показателю.
5. Если n отсутствует в таблице, рассчитайте концентрацию по формуле
n-n0
C%=------F
Для этого вам необходимо с помощью рефрактометрической таблицы
определить F.
6. Сделайте вывод, сравнив % концентрацию раствора, определенную по
рефрактометру, с концентрацией на этикетке.
7. Оформить работу в дневниках для практических работ.
15. Задание: Определение процентного содержания в % растворов веществ
неизвестной концентрации
Оформить результаты в таблице в дневниках для практических работ:
Наименование
раствора
n0
n
38
f
%
Приложение 1
Схема оформления дневника практических работ
Таблица 1
Схема оформления дневника практических работ по разделу
«Качественный анализ»
Дата
Практическая работа № 1
Тема: «…………………………………………….»
Название
опыта
Наблюдаемый
эффект
Уравнение реакции
Выводы
Таблица 2
Схема оформления дневника практических работ по разделу
«Количественный анализ»
Дата
Название
задания
Практическая работа № 1
Тема: «…………………………………………….»
Метод количественного анализа,
титрованный раствор, индикатор,
точка эквивалентности, уравнение
реакции, особые условия
39
Расчеты
Выводы
Приложение 2
Классификация катионов
Номер
группы,
Изучаемые
катионы
Групповой
реагент
I
Na+, K+, NH4+
Нет
II
Ag+, Pb2+, Hg2+
Раствор HCl
III
Ca2+, Ba2+
Раствор
H2SO4
Таблица 1
Продукты реакции с
групповым реагентом и
аналитический эффект
AgCl↓ l, PbCl↓2, Hg2Cl2 ↓
осадки белого цвета
CaSO4 ↓, BaSO4 ↓
осадки белого цвета
Недостаток
IV
Al3+, Zn2+
раствора
Al(OH)3↓, Zn(OH)2↓
NaOH
осадки белого цвета
(KOH)
Fe(OH)2 ↓осадок зеленый,
V
Fe2+,Fe3+,Mg2+,Mn2+
раствор NaOH
Fe(OH)3,↓осадок бурый,
и KOH
Mg(OH)2↓осадок белый,
Mn(OH)2↓ осадок белый
VI
Cu2+,Hg2+
Раствор
NH4OH
40
(CuOH)2SO4↓осадок
голубой,
[Hg(NH2)]Cl↓осадок белый
Приложение 3
Классификация анионов
Номер
группы
Изучаемые анионы
I
SO32-, SO42-, СО32С2O42-, CrO42-, ВО33-,
В4О72-, S2O32-, PO43-
II
ClВrI-
III
NO 3 NO 2 CH3COOC6H5COOC6H4OHCOO-
Таблица 1
Групповой
Продукты реакции с
реагент
групповым реагентом
Все осадки белого цвета,
раствор
кроме хроматов (желтого
BaCl2
цвета)
AgCl ↓
раствор
осадок белый творожистый)
AgNO3
AgВr (осадок желтоватый)
AgI (осадок желтый)
нет
41
---
Приложение № 4
Величины показателей преломления и факторы водных растворов
веществ
Таблица 1
Концент Натрия хлорид
Натрия бромид
Натрия бензоат
рация %
f
f
f
1
1.3347
0.00170
1.3343
0.00130
1.3351
0.00211
2
1.3364
0.00170
1.3356
0.00130
13372
0.00211
3
1.3381
0.00170
1.3370
0.00133
1.3393
0.00210
4
1.3397
0.00170
1.3383
0.00133
1.3414
0.00210
5
1.3414
0.00170
1.3397
0.00134
1.3435
0.00210
6
1.3430
0.00170
1.3410
0.00133
1.3456
0.00210
7
1.3447
0.00170
1.3423
0.00133
1.3477
0.00210
8
1.3462
0.00165
1.3436
0.00133
1.3497
0.00209
9
1.3478
0.00164
1.3449
0.00132
1.3518
0.00209
10
1.3495
0.00165
1.3462
0.00132
1.3539
0.00209
11
1.3510
0.00164
1.3476
0.00133
1.3560
0.00209
12
1.3525
0.00162
1.3489
0.00133
1.3581
0.00209
13
1.3540
0.00160
1.3502
0.00132
1.3601
0.00208
14
1.3556
0.00160
1.3514
0.00131
1.3621
0.00208
15
1.3571
0.00160
1.3527
0.00131
1.3642
0.00208
16
1.3585
0.00160
1.3540
0.00131
1.3563
0.00206
17
1.3599
0.00160
1.3552
0.00130
1.3581
0.00208
18
1.3614
0.00160
1.3565
0.00130
1.3703
0.00207
19
1.3628
0.00160
1.3578
0.00130
1.3723
0.00207
20
1.3644
0.00157
1.3590
0.00130
1.3744
0.00207
21
1.3657
0.00156
22
1.3672
0.00155
23
1.3687
0.00151
24
1.3700
0.00154
25
1.3715
0.00154
42
Концентрация
%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Концентрация
%
Кальция хлорид
f
1,3342
1,3354
1,3366
1,3377
1,3388
1,3400
1,3411
1,3422
1,3434
1,3445
1,3457
1.3469
1.3480
1.3491
1.3502
1.3514
1.3524
1.3536
1.3547
1.3556
1.3568
1.3580
1.3591
1.3601
1.3611
1.3623
1.3633
1.3643
1.3665
1.3666
1.3677
1.3688
1.3698
1.3708
1.3719
1.3729
1.3738
1.3749
0,00120
0,00120
0,00120
0,00117
0,00116
0,00116
0,00116
0,00115
0,00115
0,00115
0,00115
0.00115
0.00115
0.00115
0.00115
0.00115
0.00114
0.00114
0.00114
0.00113
0.00113
0.00114
000113
0.00113
0.00112
0.00113
0.00112
0.00112
0.00112
0.00112
0.00112
0.00112
0.00111
0.00111
0.00111
0.00111
0.00110
0.00110
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
43
Кальция хлорид
f
1.3759
1.3769
1.3779
1.3789
1.3799
1.3810
1.3819
1.3829
1.3840
1.3850
0.00110
0.00109
0.00109
0.00109
0.00109
0.00109
0.00109
0.00108
0.00108
0.00108
Приложение 5
Таблица растворимости кислот,
солей, оснований
−
−
−
ионы
Br CH3COO CN CO3
Ag+
н
м
н
Al3+
р
+
Ba2+
р
Ca2+
2−
−
−
−
−
−
NO3 OH PO4
3−
Таблица 1
S2− SO42−
Cl F
I
н
н
р
н
р
−
н
н
м
?
−
р
м
р
р
н
н
+
р
р
р
н
р
м
р
р
р
н
р
н
р
р
р
н
р
н
р
р
м
н
м м
Cd2+
р
р
м
+
р
р
р
р
н
н
н
р
Co2+
р
р
н
+
р
р
р
р
н
н
н
р
Cr3+
р
+
н
−
р
м
н
р
н
н
+
р
Cu2+
р
р
н
+
р
р
−
р
н
н
н
р
Fe2+
р
р
н
+
р
м
р
р
н
н
н
р
Fe3+
р
−
−
−
р
н
−
р
н
н
−
р
Hg2+
м
р
р
−
р
+
н
+
−
н
н
+
Hg22+
н
м
−
н
н
м
н
+
−
н
−
н
K+
р
р
р
р
р
р
р
р
р
р
р
р
Li+
р
р
р
р
р
н
р
р
р
м
р
р
Mg2+
р
р
р
м
р
н
р
р
н
н
н
р
Mn2+
р
р
н
+
р
р
р
р
н
н
н
р
NH4+
р
р
р
р
р
р
р
р
р
−
+
р
Na+
р
р
р
р
р
р
р
р
р
р
р
р
Ni2+
р
р
н
+
р
р
р
р
н
н
н
р
Pb2+
м
р
н
+
м
м
м
р
н
н
н
н
Sn2+
+
+
−
−
+
р
м
+
н
н
н
р
Sr2+
р
р
р
н
р
н
р
р
м
н
р
н
Zn2+
р
р
н
+
р
м
р
р
н
н
н
p
Обозначения: р - хорошо растворимый, м - малорастворимый, н практически нерастворимый, + - полностью реагирует с водой или не
осаждается из водного раствора, − - не существует, ? - данные о
растворимости отсутствуют.
44
Приложение 6
Периодическая таблица Д.И. Менделеева
Таблица 1
Периоды
1
2
3
4
5
6
7
I
1
водород
H
1,0079
3
литий
Li
6,941
11
натрий
Na
22,98977
19
калий
K
39,0983
29
медь
Cu
63,546
37
рубидий
Rb
85,4678
47
серебро
Ag
107,868
55
цезий
Cs
132,9054
79
золото
Au
196,9665
87
франций
Fr
[223]
II
III
IV
V
4
5
6
7
бериллий
бор
углерод
азот
Be
B
C
N
9,01218
10,81
12,011
14,0067
12
14
15
13
магний
кремний
фосфор
алюминий Al
Mg
Si
P
26,98154
24,305
28,0855
30,97376
20
21
22
23
кальций
скандий
титан
ванадий
Ca
Sc
Ti
V
40,08
44,9559
47,88
50,9415
30
31
32
33
цинк
галлий
германий
мышьяк
Zn
Ga
Ge
As
65,38
69,72
72,59
74,9216
38
39
40
41
стронций
иттрий
цирконий
ниобий
Sr
Y
Zr
Nb
87,62
88,9059
91,22
92,9064
49
50
51
48
индий
олово
сурьма
кадмий Cd
In
Sn
Sb
112,41
114,82
118,69
121,75
56
57*
72
73
барий
лантан
гафний
тантал
Ba
La
Hf
Ta
137,33
138,9055
178,49
180,9479
80
81
82
83
ртуть
таллий
свинец
висмут
Hg
Tl
Pb
Bi
200,59
204,383
207,2
208,9804
88
89**
104
105
радий
актиний резерфордий дубний
Ra
Ac
Rf
Db
226,0254
227,0278
[261]
[262]
VI
8
кислород
O
15,9994
16
сера
S
32,06
24
хром
Cr
51,996
34
селен
Se
78,96
42
молибден
Mo
95,94
52
теллур
Te
127,60
74
вольфрам
W
183,85
84
полоний
Po
[209]
106
сиборгий
Sg
[263]
VII
9
фтор
F
18,9984
17
хлор
Cl
35,453
25
марганец
Mn
54,9380
35
бром
Br
79,904
43
технеций
Tc
[98]
53
иод
I
126,9045
75
рений
Re
186,207
85
астат
At
[210]
107
борий
Bh
[262]
VIII
26
железо
Fe
55,847
27
кобальт
Co
58,9332
44
рутений
Ru
101,07
45
родий
Rh
102,9055
76
осмий
Os
190,2
77
иридий
Ir
192,22
108
хассий
Hs
[?]
109
мейтнерий
Mt
[?]
2
гелий
He
4,0026
10
неон
Ne
20,179
18
аргон
Ar
39,948
28
никель
Ni
58,69
36
криптон
Kr
83,80
46
палладий
Pd
106,42
54
ксенон
Xe
131,29
78
платина
Pt
195,08
86
радон
Rn
[222]
110
Uun
[?]
*Лантаноиды
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
церий празеодим неодим прометий самарий европий гадолиний тербий диспрозий гольмий эрбий тулий иттербий лютеций
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
140,12 140,9077 144,24
[145]
150,36 151,96
157,25 158,9254 162,50 164,9304 167,26 168,9342 173,04
174.967
**Актиноиды
90
торий
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
прот
уран
нептуний плутоний америций кюрий берклий калифор- эйнштей- фермий менделе- нобелий лоуренсий
актиний
ний
ний
вий
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
232,0381 231,0359 238,0389 237,0482
[244]
[243]
[247] [247]
[251]
[252]
[257]
[258]
[255]
[260]
p
d
f
s
-элементы
элементы элементы элементы
45
Приложение 7
Методы титриметрического анализа
Таблица 1
Метод
количественного
определения
Алкалиметрия
Ацидиметрия
Рабочий
раствор
Точка
эквивалентности
Кислотно-основное титрование(нейтрализация)
0,1М р-р NaOH
0,1М р-р HCl
Индикатор
Фенолф
талеин/
Метилор
анж
метилор
анж
Особые
условия
-
Розовое
окрашивание
Жёлтое
окрашивание
Розовое
окрашивание
Определяемые
вещества
Кислоты:
HCl
H3BO3
Основания,
Соли
образованные
сильным
основанием и
слабой кислотой
(NaHCO3)
Окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия):
Перманганатомат 0,1М р-р KMnO4 Нет
СерноРозовое
H2O2 (водорода
рия
кислая
окрашивание перекись)
среда
Йодометрия
0,1М р-р I2
Синее
Na2S2O3(тиосуль
Крахмал
окрашивание/ фат натрия)
/без
соломенноиндикажёлтое
0,1М р-рNa2S2O3 тора
Обесцвечива- I2(йод)
ние раствора
Методы осаждения (Аргентометрия):
Метод Мора
0,1М р-р AgNO3 K2CrO4
КирпичноХлориды (NaCl,
красный
KCl),
осадок
Бромиды ( NaBr,
KBr)
Метод Фольгарда 0,1М р-р AgNO3 Железоа АзотноКровавоБромиды ( NaBr,
0,1М р-р KCNS
ммоний кислая
красное
KBr)
ные
среда
окрашивание
квасцы
0,1М р-рAgNO3
Эозинат Уксусно- РозовоЙодиды (KI,
Метод Фаянса
натрия
кислая
малиновый
NaI)
среда
осадок
Комплексонометрия
Трилонометрия
0,1М р-р
Кислот- Аммиачн СинеСоли кальция,
Трилона Б
ный
офиолетовое
магния, цинка
хром
буферная окрашивание (MgSO4, CaCl2,
тёмносреда
ZnSO4)
синий
46
-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Обязательная литература
1. Ищенко, А.А. Аналитическая химия: учебник для учащ. сред. уч. завед. /
А.А. Ищенко. – М.:ACADEMA, 2013. – 320c.
2. Келина, Н.Ю. Аналитическая химия в таблицах и схемах / Н.Ю. Келина,
Н.В. Безручко. – Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 374с.: ил. – (Среднее
профессиональное образование).
3. Саенко, О.Е. Аналитическая химия: учебник для учащ. сред.уч. завед. /
О.Е.Саенко. – Ростов-на-Дону.: Феникс, 2009. – 374с.
Дополнительная литература
1. Барсукова, З.А. Аналитическая химия: учебник / З.А. Барсукова. – М.:
Высшая школа, 1990. – 319 с.
2. Лурье, Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье. – М.:
Химия, 1979. – 480с.
3. Основы аналитической химии: практическое руководство / под ред. Ю.А.
Золотова. – М.: Высшая школа, 2005. – 464 с.
4. Пономарёв, В.Д. Аналитическая химия: учебник для учащ. мед. училищ / В.
Д. Пономарёв. – М.: Высшая школа, 1982. – 303 с.
5. Практикум по аналитической химии / под ред В.Д. Пономарева, Л.И.
Ивановой. – М.: Высшая школа, 1983. – 272 с.
6. Программа по аналитической химии с курсом инструментальных методов
анализа для студентов фармацевтических вузов (факультетов) /сост.: Ю.Я.
Харитонов, Л.И. Иванова. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2006. – 27 с.
7. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). Общие теоретические
основы. Качественный анализ: учебник для вузов / Ю.Я.Харитонов. – М.:
Высшая школа, 2007. – 615 с.
47