ОСОБЕННОСТИ АНАЛИТИЧЕСКИХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ В ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДАХ АНАЛИЗА Все инструментальные (физические и физико-химические) методы основаны на измерении соответствующих физических величин, которые характеризуют определяемое вещество в объекте, который анализируется, (в анализируемом объекте). В инструментальных методах анализа как инструменты применяют разнообразные приборы, предназначенные для проведения основных процедур анализа: а) измерение физических и физико-химических свойств веществ; б) регистрация результатов измерения. Многие физико-химические свойства специфичны. Поэтому некоторые инструментальные методы используют как для идентификации веществ, так и для определения их количественного содержания в анализируемых объектах. Занятие 1 Оптические методы анализа. Определение содержания вещества в препарате методами визуальной колориметрии. Вопросы для теоретической подготовки Сущность оптических методов анализа и их классификация (по определяемым объектам, по характеру взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, по участку используемого электромагнитного спектра). Природа и свойства электромагнитного излучения. Спектральные характеристики электромагнитного излучения: длина волны, волновое число, взаимосвязь между ними. Спектр электромагнитного излучения: границы длины волн, которые охватывают ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный участок спектра. Представление о монохроматическом излучении, средства монохроматизации излучения. Светофильтры и принцип их выбора. Молекулярная абсорбционная спектрофотометрия — сущность и основные понятия (пропускание, оптическая плотность, молярный и удельный коэффициенты поглощения, связь между коэффициентами поглощения). Законы светопоглощения: закон Бугера-Ламберта, закон Бэра, объединенный закон Бугера-Ламберта-Бэра. Требования относительно подчинения основному закону светопоглощения. Причины отклонения от основного закона светопоглощения. Правило аддитивности оптической плотности. Фотометрические реакции, требования к фотометрическим реакциям, и к фотометрическим реагентам. Колориметрия. Методы колориметрии: ─метод стандартных серий; ─метод сравнения окраски; ─метод разведения. Преимущества и недостатки визуальной колориметрии 1 Лабораторная работа №1 Определение содержания железа(III) в препарате методом визуальной колориметрии. 1. Теоретическая часть Колориметрия. Этот простейший и самый старый метод основан на визуальном сравнении окраски исследуемого раствора с окраской стандартных растворов, которые содержат известные количества определяемого вещества. Наибольшее распространение получили три метода визуальной колориметрии: метод стандартных серий (метод цветной шкалы), метод выравнивания окрасок, метод разведения, который иногда относят к методу выравнивания окрасок. Метод стандартных серий (метод цветной шкалы). Определение содержания окрашенного вещества в растворе проводят так. Готовят серию из 10 – 12 стандартных растворов с разной известной, постепенно возрастающей концентрацией вещества, содержание которого нужно определить в анализируемом растворе. В стандартных растворах должны постепенно изменяться концентрация вещества, например 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05 мг/мл и т.д. Предположим, что приготовлено 10 таких стандартных растворов. Для проведения анализа берут 11 одинаковых пробирок. В одну пробирку наливают определённый объём анализируемого раствора (например, 10мл), а в каждую из 10 пронумерованных пробирок наливают по 10мл соответствующего стандартного раствора. Потом в каждую из 11 пробирок прибавляют определённый объём необходимых реактивов и перемешивают. Интенсивность окраски каждого раствора будет зависеть лишь от концентрации исследуемого вещества. Если интенсивность окраски анализируемого раствора и одного из стандартных растворов одинакова, то концентрация определяемого вещества в этих пробирках также одинакова. Т.е., концентрация определяемого вещества в анализируемом растворе равняется концентрации этого же вещества в соответствующем стандартном растворе. Сравнивают интенсивность полученной окраски исследуемого и стандартного растворов. Если, например, окраска анализируемого раствора по интенсивности совпадает со стандартным раствором, который содержит 0,4 мг/мл определяемого вещества, то исследуемый раствор также содержит 0,4 мг/мл этого вещества. Если окраска исследуемого раствора отвечает промежуточной концентрации, например между 0,4 и 0,5 мг, то концентрацию анализируемого раствора имеет промежуточное значение между соседними концентрациями стандартных растворов. Метод простой, не нуждается в сложной аппаратуре, однако имеет невысокую точность (ошибка определений составляет 5 – 10%). Сравнение интенсивности окраски исследуемого раствора с интенсивностью окраски эталонного раствора используют в фармацевтическом анали2 зе также для определения предельно допустимого содержимого некоторых примесей (железа, сульфатов, тяжелых металлов и др.) в исследуемых растворах лекарственных препаратов. Так, например, для определения примесей катионов свинца(II) в фармацевтических препаратах к определённому объёму исследуемого водного раствора препарата прибавляют определённый объём разбавленной уксусной кислоты и 2 капли раствора сульфида натрия Na2S. Раствор перемешивают и сравнивают интенсивность его окраски с интенсивностью буроватой окраски соответствующего эталонного раствора ацетата свинца (II). Содержимое примесей катионов свинца (II) считается допустимым, если интенсивность окраски исследуемого раствора не превышает интенсивность окраски эталонного раствора. Окраску нужно сравнивать при рассеянном свете на белом фоне, поместив за пробирками листок белой бумаги Определение содержания железа с помощью сульфосалициловой кислоты. Сульфосалициловая кислота (5-сульфобензойная кислота) C6H3(OH)(SO3H)COOH имеет такую структурную формулу: OH O C H O S O H O O Это соединение растворяется в воде лучше, чем салициловая кислота. Поэтому сульфосалициловую кислоту удобнее применять для колориметрического определения железа(III). Стойкость сульфосалицилатных комплексов железа увеличивается с увеличением числа лигандов. Железо(III) с сульфосалициловой кислотой образует разные по составу комплексы в зависимости от кислотности раствора. В кислой среде в интервале рН = 1,8 - 2,5 образуется комплексный моносульфосалицилат железа [FeSSal] красно-фиолетового цвета (λмакс = 510 нм, ε= 1800, β1 = 1,1·1014). При рН = 4,0 ─ 8,0 преобладает комплексный анион дисульфосалицилата железа [Fe(SSal)2]3-, а в интервале рН = 8,0 ─ 11,5 получается трисульфосалицилат железа [Fe(SSal)3]6- жёлтого цвета (λмакс = 416 нм, ε= 5800, β3 = 1,25·1033). Трисульфосалицилатный комплекс железа(III) довольно устойчив и позволяет проводить определение железа в присутствии ацетат-ионов, борат-ионов, фосфат-ионов и фторид-ионов. Ниже приведена методика определения железа (III) в виде трисульфосалицилатного комплекса методом стандартных серий (метод цветной шкалы). 2. Ход работы. 3 Реактивы: Сульфосалициловая кислота, 10% раствор. Аммиак, 10% раствор. Стандартный раствор NH4Fe(SO4)2·12H2O, ρ(Fe3+) = 0,1мг/мл. Ход определения. Приготовление стандартного раствора NH4Fe(SO4)2·12H2O. Навеску 0,8640 г железоаммонийных квасцов NH4Fe(SO4)2·12H2O растворяют в воде, прибавляют 20 мл серной кислоты (1:1), разбавляют водой в мерной колбе до 1 л. Перед проведением аналитических определений 10 мл этого раствора разбавляют в мерной колбе до 100 мл дистиллированной водой. 1 мл такого раствора содержит 0,01 мг железа. Готовят серию стандартных растворов: в десять пронумерованных пробирок вливают из бюретки объемы стандартного раствора и воды, которые указаны в таблице 1. В отдельную пробирку отмеряют 10 мл анализируемого раствора. Потом в каждую пробирку прибавляют по 2 мл раствора сульфосалициловой кислоты, перемешивают, прибавляют по 1 мл раствора NH3 и снова перемешивают. Таблица 1. № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V(ст.), мл V(H2O), мл m(Fe3+), мг ρ(Fe3+), мг/л 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 9,5 9 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Через ≈5 минут сравнивают интенсивность окраски исследуемого раствора и стандартных растворов. Наблюдение: интенсивность окраски исследуемого раствора одинакова с интенсивностью окраски стандартного раствора пробирки № ......... Вывод: концентрация ионов Fe3+ в анализируемом растворе …………… Занятие 2. Спектрофотометрическое определение содержания вещества в растворе Вопросы для теоретической подготовки Фотоколориметрия и спектрофотометрия. Методы фотоколориметрии, способы количественного определения: – метод сравнения оптических плотностей стандартного и раствора, которые определяют; – метод градуировочного графика; – метод определения по среднему значению молярного коэффициента поглощения и удельного коэффициента поглощения; 4 – метод добавок. Выбор оптимальных условий проведения фотометрических определений. Определение концентрации нескольких веществ при их совместном присутствии (с использованием закона аддитивности оптических плотностей). Дифференциальный фотометрический анализ. Экстракционно-фотометрический анализ. Фотометрическое титрование. Лабораторная работа №2 Фотоэлектроколориметрическое определение содержания K2Cr2O7 в растворе 1. Теоретическая часть Определение базируется на том, что раствор K2Cr2O7 имеет окраску, причем зависимость между оптической плотностью и концентрацией K2Cr2O7.подчиняется закона Бугера-Ламберта-Бэра. Для определения концентрации вещества в растворе необходимо предварительно выполнить ряд подготовительных операций в следующей последовательности: – приготовить серию стандартных растворов с известной концентрацией определяемого вещества, а также раствор сравнения; – снять спектр поглощения и выбрать оптимальную длину волны для построения калибровочного графика; – выбрать толщину кюветы так, чтобы оптическая плотность стандартного раствора со средней концентрацией определяемого вещества была в пределах интервала оптической плотности от 0,3 до 0,6; – измерить оптическую плотность стандартных растворов и построить калибровочный график в координатах: «оптическая плотность» - «концентрация определяемого вещества»; – измерить оптическую плотность исследуемых растворов, по калибровочному графику определить концентрацию определяемого вещества. 2. Ход работы. Готовят эталонный раствор K2Cr2O7. Для этого точную навеску химически чистого K2Cr2O7 (1г) переносят в мерную колбу на 1л и доводят объём дистиллированной водой до кольцевой метки. Такой эталонный раствор содержит 1мг/мл K2Cr2O7. Готовят серию стандартных растворов по таблице 1 для построения калибровочного графика. Для этого в мерную колбу на 100мл с помощью бюретки переносят указанное в таблице 1 число миллилитров исходного стандартного раствора K2Cr2O7, а также указанные в таблице объёмы раствора серной кислоты c(1/2 H2SO4) = 0,05 моль/л и дистиллированной воды. В качестве раствора сравнения берут стандартный раствор №1. Измеряют оптическую плотность для стандартного раствора № 6 в диапазоне длин волны от 380нм до 500нм и записывают таблицу 2 5 № ст. р-ра 1 2 3 4 5 6 7 8 Таблица 1 Объём р-ра Оптическая Содержание K2Cr2O7 с плотность Объём р-ра K2Cr2O7 в Объём воды концентрадля длины H2SO4, мл станд. р-ре, цией 1мг/мл волны мг/мл λ= 0,00 20 до 100мл 1,00 20 до 100мл 2,00 20 до 100мл 3,00 20 до 100мл 4,00 20 до 100мл 5,00 20 до 100мл 6,00 20 до 100мл 7,00 20 до 100мл λ, нм 380 400 410 420 425 430 435 440 Таблица 2 460 500 Данные из таблицы 2 используют для построения графика зависимости оптической плотности D от длины волны λ. Такой график называется «спектр поглощения». По спектру поглощения определяют длину волны максимума поглощение (λmax). 6 7 Измеряют оптическую плотность K2Cr2O7 для стандартного раствора № 6 в диапазоне длин волны от 380нм до 580нм и записывают в таблицу 2. Строят соответствующий график (спектр поглощения). Определяют длину волны максимума поглощения (λmax), которую можно применять для измерений. Таблица 2 λ, нм 380 400 420 430 440 460 480 500 520 540 D Подбирают кювету такой толщины, чтобы оптическая плотность раствора №6 при λmax была в пределах от 0,5 до 0,8. Измеряют оптическую плотность стандартных растворов K2Cr2O7 №№ 2 – 8 при λmax. Как раствор сравнения берут стандартный раствор №1. Полученные данные записывают в таблицу 3. Таблица 3 ρ(K2Cr2O7), 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 мг/мл D для λ= По данным таблицы 3 строят калибровочный график, который используют для определения концентрации определяемого вещества в анализируемых растворах. Содержащий K2Cr2O7 образец анализируемого раствора наливают в кювету, измеряют оптическую плотность при λmax. По измеренной оптической плотности находят на калибровочном графике концентрацию K2Cr2O7 в образце анализируемого раствора. Полученные данные оптической плотности анализируемых образцов и найденные по калибровочному графику значения концентрации K2Cr2O7 заносят в таблицу 4. Таблица 4 № образца 1 2 3 Оптическая плотность Концентрация K2Cr2O7, мг/мл Занятие 3 Контроль усвоения смыслового модуля 8. Оптические методы анализа Вопросы для теоретической подготовки 1. Сущность и классификация оптических методов анализа. 2. Спектрофотометрические термины: длина волны, нанометр, волновое число, пропускание, оптическая плотность, молярный коэффициент поглощения. Области светопоглощения: ультрафиолетовая, видимая, инфракрас8 ная. 3. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Спектры поглощения. Основные характеристики. Способы регистрации. 4. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Сущность спектрофотометрического метода анализа. Спектрофотометрия, Фотоколориметрия, колориметрия. 5. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Приборы, источники электромагнитного излучения. 6. Законы светопоглощения: Бугера - Ламберта - Бэра. 7. Объединенный закон Бугера – Ламберта – Бэра. Причины отклонения от основного закона поглощения света. Определения пределов подчинения. 8. Молярный и удельный коэффициенты поглощения, их взаимосвязь. 9. Фотоэлектроколориметрия. Сущность метода. Условия фотометрических определений. 10. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Примеры фотометрических реакций, требования к ним. Область применения спектрофотометрического анализа. 11. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Способы определения концентрации веществ в растворах. 12. Метод спектрофотометрического титрования. Сущность метода, его преимущества и недостатки. 13. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Дифференциальная фотометрия, область применения, принцип определения концентрации расчетным и графическим методом. 14. Атомно-абсорбционная спектроскопия пламени. Сущность метода. Источники излучения. Способы определения концентрации. Сравнение атомноабсорбционного метода с методом фотометрии пламени. 15. Эмиссионная фотометрия пламени. Сущность, принцип метода. Область применения. Способы определения концентрации. 16. Экстракционно-фотометрический анализ. Экстракционные реагенты и экстрагенты. Примеры определений. 17. Экстракционно-фотометрический анализ. Экстракционные системы, их классификация. Применение в анализе неорганических, органических веществ и фармацевтических препаратов. 18. Люминесцентный метод анализа. Флюорометрия. Рефрактометрия. Сущность метода и возможности. Применения в анализе однокомпонентных и многокомпонентных смесей. 19. Поляриметрия, применение в химическом и фармацевтическом анализе. Преимущества и недостатки метода. ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «КРОК 1» Прочитать тестовые вопросы с ответами. Обосновать правильный ответ, который стоит первым. 1. Фотоэлектроколориметрический метод анализа разрешает определить концентрацию: 9 a) окрашенного раствора. b) мутного раствора. c) оптически-активного вещества. d) бесцветного раствора. e) любого раствора. 2. Закон Бугера-Ламберта-Бэра лежит в основе молекулярного абсорбционного анализа. В соответствии с этим законом оптическая плотность раствора: a) прямо пропорциональна толщине слоя и концентрации вещества в растворе. b) прямо пропорциональна толщине слоя и показателю поглощения. c) обратно пропорциональна толщине слоя и концентрации вещества. d) прямо пропорциональна концентрации, обратно пропорциональна толщине слоя. e) прямо пропорциональна концентрации и обратно пропорциональна показателю поглощения. 3. На анализ поступил раствор калия дихромата. Какой из физикохимических методов анализа использовал химик для определения его концентрации: a) Спектрофотометрический. b) Флюорометрический. c) Поляриметрический. d) Кулонометрический. e) Кондуктометрическое титрование. 4. Для анализа лекарственного препарата применили рефрактометрический метод анализа, в основе которого лежит зависимость между: a) показателем преломления и концентрацией вещества в растворе. b) электрической проводимостью раствора и его концентрацией. c) концентрацией в растворе вещества и его углом вращения. d) концентрацией в растворе вещества и его оптической плотностью. e) интенсивностью поглощенного раствором света и его концентрацией. 5. Количественное определение фотометрическим методом солей меди проводят по градуировочному графику, который строят в координатах: a) оптическая плотность – концентрация. b) оптическая плотность – температура. c) оптическая плотность – толщина слоя жидкости. d) интенсивность светопоглощения – длина волны. e) оптическая плотность – длина волны . 6. Количественное определение железа (ІІІ) фотометрическим методом в виде окрашенного роданидного комплекса проводят по градуировочному гра10 фику, который строят в координатах: a) оптическая плотность – концентрация. b) оптическая плотность – температура. c) оптическая плотность – толщина слоя жидкости. d) интенсивность светопоглощения – длина волны. e) оптическая плотность – длина волны. 7. Укажите реагент для обнаружения и фотометрического определения катионов Fe(II) и Fe(III): a) сульфосалициловая кислота. b) щавелевая кислота. c) п-аминобензойная кислота. d) фенилуксусная кислота. e) хлоруксусная кислота. 8. При количественном определении глюкозы поляриметрическим методом измеряют: a) угол вращения поляризованного луча света. b) коэффициент преломления света. c) степень поглощения поляризованного луча света раствором. d) дисперсию луча света раствором. e) оптическую плотность раствора. 8. Концентрацию этилового спирта в некоторых лекарственных формах и настойках определяют рефрактометрически. Для этой цели измеряют: a) показатель преломления раствора. b) угол вращения плоскости поляризованного света. c) угол полного внутреннего отражения луча света. d) угол падения луча света. e) угол преломления луча света. 9. Молярный коэффициент поглощения ─это оптическая плотность раствора при толщине поглощающего слоя 1 см и концентрации равной: a) 1 моль/л b) 0,1 моль/л c) 1% d) 1г/мл e) 1 г/л 10. Удельный коэффициент поглощения ─ это оптическая плотность раствора при толщине поглощающего слоя 1 см и концентрации равной: a) 1% b) 1 моль/л c) 0,1 моль/л d) 1г/мл e) 1 г/л 11. На анализ поступил раствор калий дихромата. Для его количественного определения был использованный один из физико-химических методов анализа: 11 a) спектрофотометрический b) флюорометрический c) поляриметрический d) кулонометрический e) турбидиметрический 12. Одним из распространенных инструментальных методов анализа является фотометрия, которая базируется на измерении: a) оптической плотности. b) показателя преломления. c) угла вращения. d) длины волны. e) интенсивности флуоресценции. 13. Подберите посуду, которая используют в анализе для отмеривания точного объема анализируемого раствора. a) Пипетка b) Бюретка c) Мерная колба d) Мерный цилиндр e) Мензурка 14. Подберите посуду, которая используют в анализе для отмеривания объемов растворов вспомогательных реагентов. a) Мерный цилиндр. b) Мерная колба. c) Бюретка. d) Пипетка. e) Коническая колба. 15. Угол вращения плоскости поляризации оптически активных органических веществ, измеряют с помощью прибора: a) поляриметра. b) рефрактометра. c) кондуктометра. d) спектрофотометра. e) потенциометра. 16. Укажите метод, основанный на измерении угла вращения плоскости поляризации поляризованного света раствором оптически активного вещества. a) Поляриметрия. b) Рефрактометрия. c) Интерферометрия. d) Фотоколориметрия. e) Спектрофотометрия. 17. Рефрактометрический метод анализа основан на: a) измерении показателя преломления анализируемого вещества. b) измерении угла вращения плоскости поляризованного луча 12 света, который прошел через оптически активное вещество. c) измерении скорости распространения света в растворе. d) измерении оптической активности вещества. e) измерении скорости распространения света в воздухе. 18. Чувствительность фотометрической реакции определяется величиной молярного коэффициента светопоглощения, который зависит: a) от природы вещества. b) от концентрации раствора. c) от плотности раствора. d) от объема поглощающего раствора. e) от интенсивности падающего света. 19. При определении степени чистоты растворов глюкозы поляриметрическим методом рассчитывают величину: a) угла удельного вращения плоскости поляризации. b) угла вращения плоскости поляризации. c) абсолютного показателя преломления. d) относительного показателя преломления. e) удельного коэффициента светопоглощения. 20. Нефелометрию и турбидиметрию применяют для анализа лекарственной субстанции, если она находится в виде: a) суспензии. b) окрашенного раствора. c) бесцветного раствора. d) истинного раствора. e) коллоидного раствора. 21. Результаты определения концентрации растворов рефрактометрическим методом анализа можно вычислить, если известные значения величин: a) n, n0, F b) n , F c) n, n0 d) n0, F e) n 22. Для выбора аналитической длины волны в методе фотометрии на базе экспериментальных данных строят график зависимости: a) оптической плотности (А) от длины волны (λ). b) оптической плотности (А) от концентрации раствора (С). c) оптической плотности (А) от температуры (t0). d) длины волны (λ) от температуры (t0). e) длины волны (лλ) от концентрации (С). 23. Концентрацию калий перманганата в растворе определяют фотометрическим методом анализа. Укажите величину, которую при этом измеряют: a) оптическую плотность. b) угол вращения плоскости поляризованного луча. 13 c) показатель преломления. d) потенциал на полуволны. e) потенциал индикаторного электрода. Занятие 4 Электрохимические методы анализа. Потенциометрический анализ. Потенциометрическое титрование окислительно-восстановительных систем Вопросы для теоретической подготовки 1. Классификация электрохимических методов анализа. Методы без наложения и с наложением внешнего потенциала: прямые и косвенные электрохимические методы. 2. Классификация электродов, которые применяют в потенциометрических методах. 3. Электроды сравнения и индикаторные электроды в потенциометрии. Зависимость их потенциала от концентрации (активности) потенциалопределяющих ионов. Указать наиболее распространенные электроды сравнения. 4. Ионоселективные мембранные электроды. Отличие их механизма действия от электрохимических электродов. 5. Электрохимические реакции. Требования, к ним. Привести примеры электрохимических реакций. 6. Прямая потенциометрия (ионометрия). Основы метода и классификация. Индикаторные электроды. Способы определения концентрации веществ в методе ионометрии. 7. Прямое потенциометрическое определение pH растворов. Потенциометрическое титрование. Его сущность. Возможности метода. Преимущества потенциометрического титрования перед химическими титриметрическими методами. 8. Кривые потенциометрического титрования (интегральная, дифференциальная и по методу Грана). Принцип их построения и определение точки эквивалентности. 9. Пример применения потенциометрического титрования при количественном определении веществ, имеющих кислотно-основные свойства. Привести расчет значений равновесного потенциала в разные моменты титрования (до точки эквивалентности, в точки эквивалентности, после точки эквивалентности). 10. Применение потенциометрического титрования веществ, которые вступают в реакцию осаждения. 11. Потенциометрическое титрование веществ, которые имеют окислительно-восстановительные свойства. 12. Кондуктометрический анализ (кондуктометрия). Принцип метода, основные понятия. Связь концентрации растворов электролитов с их электрической проводимостью. 13. Прямая кондуктометрия. Определение концентрации определяемого 14 раствора по данным электропроводности (расчетный метод, метод градуировочного графика). 14. Кондуктометрическое титрование. Сущность метода. Типы кривых кондуктометрического титрования. Преимущества метода кондуктометрии. 15. Полярографический анализ (полярография). Принцип метода. Полярографическая волна и ее характеристика. Факторы, которые влияют на величину потенциала полуволны. Способы определения концентрации веществ. Условия проведения полярографического анализа. Применение метода в фармацевтическом анализе. 16. Амперометрическое титрование. Сущность метода. Условия проведения амперометрического титрование. 17. Кривые амперометрического титрования. Применение метода в фармацевтическом анализе. 18. Кулонометрический анализ. Принципы метода. Прямая кулонометрия. Сущность прямой кулонометрии при постоянном потенциале. Способы определения количества электричества, которое проходит через раствор, в прямой кулонометрии. 19. Кулонометрическое титрование, условия проведения. Индикация точки эквивалентности. Применение кулонометрического титрования в химическом и фармацевтическом анализе. ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «КРОК 1» Прочитать тестовые вопросы с ответами. Обосновать правильный ответ, который стоит первым. 1. Одним из электрохимических методов анализа является потенциометрия. Потенциометрия – это метод анализа, который базируется на измерении (определении): a) потенциала индикаторного электрода. b) потенциала диффузного слоя. c) дзета-потенциала. d) ред-окс потенциала системы. e) потенциала электроду сравнения. 2. Для идентификации лекарственных препаратов полярографическим методом определяют: a) потенциал полуволны. b) потенциал выделения. c) потенциал расписания. d) предельный диффузный ток. e) остаточный ток. 3. Для потенциометрического определения в растворе, который содержит аммиак и гидроксид натрия, применяют индикаторный электрод: a) стеклянный электрод. b) платиновый электрод. c) серебряный электрод. d) хлорсеребряный электрод. 15 e) цинковый электрод. 4. Концентрацию уксусной кислоты в анализируемом растворе определяют методом потенциометрического титрования. Выберите индикаторный электрод: a) стеклянный электрод. b) цинковый электрод. c) хлорсеребряный электрод. d) ртутный электрод. e) каломельный электрод. 5. Одним из электрохимических методов анализа есть полярография. Количество вещества в исследуемой системе в ходе полярографического анализа определяется по: a) высоте полярографической волны. b) величине электродвижущей силы. c) силе тока. d) положению полярографической волны. e) ширине полярографической волны. 6. Подберите посуду, которая используют в анализе для отмеривания точного объема анализируемого раствора. a) Пипетка b) Бюретка c) Мерная колба d) Мерный цилиндр e) Мензурка 7. Подберите посуду, которая используют в титриметрических методах анализа, для отмеривания объемов вспомогательных реагентов. a) Мерный цилиндр b) Мерная колба c) Бюретка d) Пипетка e) Коническая колба 8. Укажите физико-химический метод анализа, который базируется на измерении электропроводности исследуемых растворов. a) Кондуктометрия. b) Кулонометрия. c) Потенциометрия. d) Полярография. e) Амперометрия. 9. Укажите метод, который базируется на измерении количества электричества, израсходованного на электролиз определенного количества определяемого вещества: a) Кулонометрия. b) Амперметрия. c) Потенциометрия. d) Полярография. 16 e) Кондуктометрия. 10. Кулонометрия базируется на измерении количества электричества, которые тратят на электродную реакцию. Укажите, какой закон лежит в основе кулонометрического определения веществ: a) закон Фарадея. b) закон Кулона c) закон Ньютона. d) закон Стокса e) закон Бугера-Ламберта-Бэра. 11. Полярография – одновременно качественный и количественный метод анализа. Что является количественной характеристикой в этом методе? a) Величина предельного диффузного тока. b) Электродный потенциал. c) Потенциал полуволны. d) Сопротивление раствора. e) Величина электродвижущей силы. 12. Потенциометрическое титрование применяют в случаях, когда невозможно применить визуальные индикаторы. В ходе этого титрования измеряется: a) потенциал индикаторного электрода. b) потенциал электрода сравнения. c) потенциал окислительно-восстановительной системы. d) потенциал диффузного слоя. e) дзета-потенциал. 13. Одним из электрохимических методов анализа является полярография. В ходе полярографического анализа исследуемое вещество идентифицируется по: a) потенциалу полуволны. b) величине электродвижущей силы. c) высоте полярографической волны. d) положению полярографической волны. e) ширине полярографической волны. 14. Укажите электрод сравнения, который можно применить в потенциометрическом исследовании лекарственной субстанции. a) Хлорсеребряный электрод. b) Стеклянный электрод. c) Хингидронный электрод. d) Сурьмяный электрод. e) Цинковый электрод. 15. Высота полярографической волны зависит от a) концентрации восстанавливаемого иона. b) состава электролита. c) характеристики капилляра. d) радиусу капилляра. e) длины капилляра. 17 16. Одним из электрохимических методов анализа является потенциометрия. Потенциометрия – это метод анализа, который базируется на измерении (определении): a) потенциала индикаторного электрода. b) потенциала диффузного слоя. c) дзета-потенциала. d) ред-окс. потенциала системы. e) потенциала электрода сравнения. 17. Для идентификации лекарственных препаратов полярографическим методом определяют: a) потенциал полуволны. b) потенциал выделения. c) потенциал разложения. d) предельный диффузный ток. e) остаточный ток. 18. Для потенциометрического определения в растворе, который содержит аммиак и натрия гидроксид, применяют в качестве индикаторного электрода: a) стеклянный электрод. b) платиновый электрод. c) серебряный электрод. d) хлорсеребряный электрод. e) цинковый электрод. 19. Концентрацию уксусной кислоты в анализируемом растворе определяют методом потенциометрического титрования. Выберите необходимый индикаторный электрод: a) стеклянный электрод. b) цинковый электрод. c) хлорсеребряный электрод. d) ртутный электрод. e) каломельный электрод. 20. Одним из электрохимических методов анализа есть полярография. Количество вещества в исследуемой системе в ходе полярографического анализа определяется по: a) высоте полярографической волны. b) величине электродвижущей силы. c) силе тока. d) положению полярографической волны. e) ширине полярографической волны. 21. Подберите посуду, которая используют в анализе для отмеривания точного объема анализируемого раствора. a) Пипетка b) Бюретка c) Мерная колба d) Мерный цилиндр 18 e) Мензурка 22. Подберите посуду, которая используют в титриметрических методах анализа, для отмеривания объемов вспомогательных реагентов. a) Мерный цилиндр. b) Мерная колба. c) Бюретка. d) Пипетка. e) Коническая колба. 23. Укажите физико-химический метод анализа, который базируется на измерении электропроводности исследуемых растворов. a) Кондуктометрия. b) Кулонометрия. c) Потенциометрия. d) Полярография. e) Амперометрия. 24. Укажите метод, который базируется на измерении количества электричества, израсходованного на электролиз определенного количества определяемого вещества. a) Кулонометрия. b) Амперметрия. c) Потенциометрия. d) Полярография. e) Кондуктометрия. 25. Кулонометрия базируется на измерении количества электричества, которые тратят на электродную реакцию. Укажите, какой закон лежит в основе кулонометрического определения веществ? a) Закон Фарадея. b) Закон Кулона c) Закон Ньютона. d) Закон Стокса e) Закон Бугера-Ламберта-Бэра. 26. Полярография – одновременно качественный и количественный метод анализа. Что является количественной характеристикой в этом методе? a) Величина предельного диффузного тока. b) Электродный потенциал. c) Потенциал полуволны. d) Сопротивление раствора. e) Величина электродвижущей силы. 27. Потенциометрическое титрование применяют в случаях, когда невозможно применить визуальные индикаторы. В ходе этого титрования измеряется: a) потенциал индикаторного электрода. b) потенциал электрода сравнения. c) потенциал окислительно-восстановительной системы. d) потенциал диффузного слоя. 19 e) дзета-потенциал. 28. Одним из электрохимических методов анализа является полярография. В ходе полярографического анализа исследуемое вещество идентифицируется по: a) потенциалу полуволны. b) величине электродвижущей силы. c) высоте полярографической волны. d) положению полярографической волны. e) ширине полярографической волны. 29. Укажите электрод сравнения, который можно применить в потенциометрическом исследовании субстанции. a) Хлорсеребряный электрод. b) Стеклянный электрод. c) Хингидронный электрод. d) Сурьмяный электрод. e) Цинковый электрод. 30. Высота полярографической волны зависит от: a) концентрации восстанавливаемого иона. b) состава электролита. c) характеристики капилляра. d) радиуса капилляра. e) длины капилляра. Лабораторная работа №3 Определение в препарате карбоната натрия методом потенциометрического титрования 1. Теоретическая часть. Точку эквивалентности определяют на кривой потенциометрического титрования по скачку потенциала стеклянного электрода. В методе потенциометрического титрования в качестве индикаторного электрода используют стеклянный электрод. В начале титрования потенциал индикаторного электрода изменяется медленно, но вблизи точки эквивалентности его потенциал сильно изменяется при добавлении незначительного количества реагента (1 – 2 капли). Такое сильное изменение потенциала индикаторного электрода и даёт возможность определить точку эквивалентности. При титровании проходят такие реакции: 2Na2CO3 + H2SO4 = 2NaHCO3 + Na2SO4; 2NaHCO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O Титрование можно вести до образования NaHCO3 или до CO2 2. Ход работы. 1. Включают и прогревают pH-метр или иономер. Бюретку промывают и заполняют рабочим раствором H2SO4. 2. В чистый стаканчик переносят навеску препарата Na2CO3, масса навески 0,1 г. М(Na2CO3) = 105,99г/моль. 20 3. С помощью мензурки или мерного цилиндра отмеряют ~20мл дистиллированной и выливают в стаканчик с навеской препарата Na2CO3. 4. Стаканчик с раствором располагают так, чтобы электроды находились в растворе. Под стаканчик подставляют магнитную мешалку и включают её. 5. Готовят к работе pH-метр или иономер с погруженными в исследуемый раствор хлорсеребряным электродом (электрод сравнения) и стеклянным электродом (измерительный электрод). 6. В начале титрования рабочий раствор прибавляют порциями по 0,5 мл. После каждой порции реагента записывают в таблицу показания прибора и объём рабочего раствора, вычисляют отношение ΔpH/ΔV и также записывают в таблицу. Вблизи точки эквивалентности, когда соотношение ΔpH/ΔV начинает сравнительно быстро увеличиваться, реагент начинают доливать небольшими порциями по 0,1мл. После того как соотношение ΔЕ/ΔV начинает уменьшаться, осуществляют еще 3 – 4 добавление по 0,1мл. Заканчивают потенциометрическое титрование 2 – 3 порциями по 0,5мл рабочего раствора. Таблица потенциометрического титрования соли Na2CO3 № V(H2SO4), мл ΔV, мл pH ΔpH ΔpH/ΔV 1. 0 ― ― ― 2. 1,0 1,0 3. 1,5 0,5 4. 2,0 0,5 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 21 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. pH V(H2SO4) Кривая титрования ― зависимость pH от V(H2SO4); 22 ΔpH/ΔV V(H2SO4) Дифференциальная кривая титрования ― зависимость ΔpH/ΔV от V(H2SO4) 3. Результаты работы и расчеты Навеска препарата……………. c( 12 H2SO4) = моль/л По данным из таблицы строят два графика: а) кривую титрования ― зависимость pH от V(титранта); б) дифференциальную кривую титрования ― зависимость ΔpH/ΔV от V(титранта). На каждом из построенных графиков определяют точку эквивалентности, а также объём рабочего раствора в точке эквивалентности. По объёму титранта в точке эквивалентности рассчитывают массовую долю Na2CO3 в препарате по формуле: ω ( Na2CO3 ) c( 12 H 2 SO4 ) ⋅ V ( H 2 SO4 ) ⋅ M ( Na2CO3 ) ⋅ 100% 1000 ⋅ m(препарата ) ω ( Na2CO3 ) ⋅ 100% 23 Занятие 5 Хроматографические методы анализа. Определение количественного содержания солей щелочных металлов в растворе методом ионообменной хроматографии Вопросы для теоретической подготовки Классификация хроматографических методов анализа по механизму разделения, агрегатному состоянию фаз, технике выполнения эксперимента. Границы их применения. Значение в фармации. Теоретические основы ионообменной хроматографии. Реакции ионного обмена, которые протекают на катионитах и анионитах. Ионообменное равновесие. Константа ионного обмена. Кинетика ионного обмена. Обменная ёмкость. Подготовка ионитов и хроматографических колонок к работе. Примеры применения ионообменной хроматографии. Какие сорбенты применяют в ионообменной хроматографии? Требования к сорбентам. Химическая природа ионообменникам (катионитов, анионитов). На чем основано определение концентрации раствора натрия хлорида методом ионообменной хроматографии? Записать уравнение ионного обмена натрий хлорида с катионитом в H-форме и уравнение реакции титрования продукта ионного обмена. Сущность метода газовой хроматографии. Понятие о теории метода. Параметры удержания. Параметры разделения (степень разделения, коэффициент разделения, число теоретических тарелок). Хроматографические колонки и детекторы газовой хроматографии. Применение метода в фармацевтическом анализе. Сущность метода высокоэффективной жидкостной хроматографии. Применение метода в фармации. Лабораторные работы Количественное определение хлорида кальция в растворе. Раствор хлорида кальция пропускают через колонку c катионитом: RHm + Ca2+ ⇄ RHm_2 + 2H+ Количество ионов водорода, которые выделяются в результате ионного обмена, эквивалентно содержимого ионов Cl‾ в растворе. Образуется соляная кислота HCl, которую оттитровывают раствором NaOH с индикатором фенолфталеином. Реактивы. Титрований раствор гидроксида натрия NaOH, 0,1моль/л. Хлороводородная кислота HCl, 5%-и раствор. Посуда. Колба коническая (300 мл). Стакан (100 мл). Колба мерная (100 мл). Пипетка (25 мл). Цилиндр мерный (25 – 50 мл). Выполнение работы. 1. Подготовка колонки к работе. Катионит помещают в делительную воронку и промывают 5 раз 5%-м раствором HCl для удаления ионов железа. 24 При этом объем промывного раствора должен быть приблизительно в 30 раз больше объёма катионита. Каждый раз катионит взбалтывают с раствором HCl и оставляют в контакте с ним на 2 ч при периодическом перемешивании. После удаления ионов железа промывают катионит дистиллированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому. При такой обработке катионит переходит в Н+-форму. Подготовленный таким образом ионит (около 5 г) вносят в хроматографическую колонку. В верхнюю и нижнюю части колонки помещают слой (3 – 5 мм) стекловаты. Важно, чтобы упаковка ионита в колонке была плотной и равномерной, чтобы не образовывались воздушные пузырьки, и ионит не всплывал на поверхность жидкости. Необходимо также следить за тем, чтобы катионит всегда находился под слоем воды. Хроматографическую колонку можно использовать многократно, переводя перед работой катионит в Н+-форму. Для этого через колонку пропускают 200 мл раствора HCl порциями по 10 – 15 мл со скоростью 2 – 3 капли в секунду (скорость истечения регулируют краном или зажимом). Потом колонку промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на ионы водорода (по метиловому оранжевому или метиловому красному). 2. Приготовление и анализ исследуемого раствора. Анализируемый раствор (10 мл) пропускают через подготовленную к работе колонку с катионитом (скорость пропускания не более 2 капель в 1 секунду). Раствор, который вытекает из колонки, собирают в коническую колбу ёмкостью 200 мл. Потом колонку промывают 3 – 5 раз порциями воды ≈10мл, собирая промывные воды в ту же коническую колбу. Прибавляют 3 – 5 капель раствора фенолфталеина, титруют рабочим раствором NaOH до бледно- розовой окраски, которая не исчезает в течение 20 секунд. Массу хлорида кальция вычисляют по формуле: m(CaCl 2 ) = c(NaOH) ⋅ v(NaOH) ⋅ M( 12 CaCl 2 ). m(CaCl 2 ) = Определение ионов меди в разбавленных растворах после предыдущего концентрирования с помощью ионообменной хроматографии. Ионообменная хроматография позволяет осуществить процессы выделения и концентрирование ионов меди (и не только меди) из разбавленных растворов, не прибегая к трудоемким операциям выпаривания, осаждение и т.п. На катионите КУ-2 в Н+-форме проводят ионный обмен: 2RH + Cu2+ = R2Cu + 2H+ После поглощения ионов меди(II) катионитом, вымывание ионов Cu2+ (элюирование) проводят небольшим объёмом раствора кислоты: R2Cu + 2H+ = 2RH + Cu2+ Ионы меди в растворе определяют фотометрическим методом. Реактивы. Стандартная серия растворов сульфата меди, которая со25 держит 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; мг/мл Cu2+, приготовленная растворением навески CuSO4·5H2O в воде в мерной колбе. Аммиак NH3, раствор с массовой долей 25%. Кислота хлороводородная HCl, 2М раствор. Посуда. Колбы мерные (100 мл); пипетки (10 мл); пробирки; бюретки; конические колбы. Аппаратура. Хроматографическая колонка, содержащая катионит КУ-2. Выполнение работы. 1. Переведение катионита в H+-форму. Для переведения катионита в Н+-форму пропускают через колонку приблизительно 200 мл 2М HCl порциями по 10 мл со скоростью 2 – 3 капли в 1 секунду. Потом катионит промывают дистиллированной водой (200 мл) до нейтральной реакции по метиловому оранжевому. При повторном (и многоразовом) использовании колонки катионит не требует регенерации, так как при елюировании ионов меди(II) хлороводородной кислотой катионит переходит в Н+-форму. 2. Проведение ионного обмена. Анализируемый раствор пропускают через хроматографическую колонку с катионитом КУ-2 в Н+-форме со скоростью 2 – 3 капли в 1 секунду. Раствор, который вытекает из колонки, собирают в коническую колбу и отбрасывают. После этого в колонку прибавляют порциями по 10 мл 40 мл раствора HCl и промывают колонку 5 раз водой порциями по 10 мл. Раствор, который вытекает из колонки, собирают в мерную колбу ёмкостью 100 мл, доводят до метки дистиллированной водой. 3. Колориметрическое определение меди. Отбирают пипеткой 10 мл элюата, разбавленного в мерной колбе на 100 мл, и переносят в пробирку, прибавляют 5 мл 25%-го раствора NH3 и перемешивают. Сравнивают интенсивность окраски приготовленного раствора с окраской серии стандартных растворов соли меди, которую готовят аналогично серии для соли железа (таблица 1 на стр. 4). Занятие 6 Разделение компонентов смеси методом тонкослойной или бумажной хроматографии. Контроль усвоения смыслового модуля 9 Вопрос для подготовки Тонкослойная хроматография. Недвижимая фаза в тонкослойной хроматографии. Особенности эксперимента в тонкослойной хроматографии. Идентификация веществ на хроматограмме с использованием стандартных образцов, а также расчетным методом с использованием Rf. Как можно определить по тонкослойной хроматограмме количественное содержание определяемого вещества? Бумажная хроматография. Неподвижная фаза в бумажной хроматографии. 26 Особенности эксперимента в бумажной хроматографии. Идентификация веществ на бумажной хроматограмме с использованием стандартных образцов, а также расчетным методом с использованием Rf. Как можно определить по бумажной хроматограмме количественное содержание определяемого вещества? ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «КРОК 1» Прочитать тестовые вопросы с ответами. Обосновать правильный ответ, который стоит первым. 1. Хроматографическое разделение может проводиться двумя способами: планарным (на пластинках) и колоночным. В колоночных (проточных) хроматографических методах анализа количество исследуемого вещества определяется по: a) площади хроматографического пика. b) ширине хроматографического пика. c) времени удержания. d) объему удержания. e) высоте эквивалентной теоретической тарелке. 2. В основе количественного анализа в газовой хроматографии лежит зависимость: a) высоты хроматографического пика и его площади от концентрации вещества. b) времени удержания от концентрации вещества. c) объема удержания от концентрации вещества. d) ширины хроматографического пика от концентрации. e) высоты, эквивалентной теоретической тарелке, от количества вещества. 3. Для анализа лекарственного препарата методом тонкослойной хроматографии Фармакопейная статья приводит значение величины Rf. Величина Rf является: a) показателем подвижности вещества. b) абсолютной характеристикой вещества. c) показателем растворимости вещества в жидкой фазе. d) показателем сорбционной способности твердой фазы. e) показателем сорбционной способности вещества. 4. Явление сорбции используется в хроматографических методах анализа. Активность сорбента (ёмкость сорбента) характеризуется количеством электролита, который поглощается единицей массы или единицей объёма сорбента. В каком случае емкость сорбента будет максимальной? a) 0,02г сорбента поглощают 0,003моль ионов Na+ b) 0,1г сорбента поглощают 0,1ммоль ионов Na+ c) 0,05г сорбента поглощают 0,2ммоль ионов Na+ d) 0,08г сорбента поглощают 0,08ммоль ионов Na+ e) 0,06г сорбента поглощают 0,0002моль ионов Na+ 5. В количественном анализе используют метод ионообменной хрома27 тографии. Какой процесс используют в методе ионообменной хроматографии? a) Обратимый (стехиометрический) обмен ионов, содержащихся в исследуемом растворе, на ионы, которые входят в состав ионита. b) Адсорбция ионов на поверхности по правилу ПанетаФаянса. c) Окислительно-восстановительный процесс с участием вещества, которое определяется, и соответствующего реагента. d) Реакции образования и растворение осадков при взаимодействии вещества, которое определяется, и соответствующего реагента. e) Образование внутрикомплексного соединения при взаимодействии вещества, которое определяется, и соответствующего реагента. 6. При определении низкого содержания термически нестойких посторонних примесей наиболее рационально использовать: a) высокоэффективную жидкостную хроматографию b) газовую хроматографию c) бумажную хроматографию d) ионообменную хроматографию e) тонкослойную хроматографию 7. При хроматографировании новокаина в тонком слое сорбента после проявки пластинки получили пятно, расстояние до которого от линии старта равно 3 см, а расстояние до фронта растворителя ― 10 см. Какое значение Rf новокаина? a) 0,3 b) 0,4 c) 0, 5 d) 0, 6 e) 0,7 8. Укажите метод хроматографического анализа, в котором при исследовании компонентов лекарственной субстанции в качестве сорбента используют иониты. a) Ионообменная. b) Газовая. c) Бумажная. d) Тонкослойная. e) Гельфильтрация. 9. Для идентификации лекарственного препарата методом тонкослойной хроматографии используют параметр: a) Rf b) n c) E, m d) I, A 28 e) Kр 10. Для разделения смесей веществ применяют хроматографический метод. Хроматография ― это метод анализа, который базируется на перераспределении вещества между: a) подвижной и недвижимой фазами b) твердой и газовой фазами c) жидкой и твердой фазами d) двумя жидкими фазами, которые не смешиваются между собой e) жидкой и газовой фазами 11. Для идентификации веществ в методе газо-жидкостной хроматографии используют величину a) параметра удержания. b) высоты хроматографического пика. c) высоты эквивалентной теоретической тарелке. d) площади хроматографического пика. e) числа теоретических тарелок. 12. В методе бумажной хроматографии хроматографирование заканчивается: a) при достижении растворителя линии “финиша” b) через 5мин. после начала опыта c) при продвижении пятна на расстояние10см. от линии “старта” d) через 10мин. после начала опыта e) при продвижении пятна к линии “финиша” 13. В основе количественного анализа в газовой хроматографии лежит зависимость: a) высоты хроматографического пика и его площади от концентрации вещества. b) времени удержания от концентрации вещества. c) объема удержания от концентрации вещества. d) ширины хроматографического пика от концентрации. e) высоты, эквивалентной теоретической тарелке, от количества вещества. 13. Провизор-аналитик проводит анализ лекарственного препарата методом тонкослойной хроматографии. В Фармакопейной статье приведены значение величины Rf. Величина Rf ― это: a) отношение пути, пройденного веществом, к пути растворителя. b) абсолютная характеристика вещества. c) показатель растворимости вещества в жидкой фазе. d) показатель сорбционной способности твердой фазы. e) показатель сорбционной способности вещества. 14. В количественном анализе используют метод ионообменной хроматографии. В методе ионообменной хроматографии используют: 29 a) обратимый процесс ионного обмена между раствором и ионитом. b) адсорбция ионов на поверхности по правилу Панета – Фаянса. c) окислительно-восстановительный процесс с участием определяемого вещества и соответствующего реагента. d) реакции образования и растворение осадков при взаимодействии вещества, которое определяется, и соответствующего реагента. e) образование внутрикомплексного соединения при взаимодействии вещества, которое определяется, и соответствующего реагента. 15. Необходимо проявить, какой спирт находится в водном растворе методом ГРХ. Какие величины используют для идентификации веществ в методе газо-жидкостной хроматографии? a) параметры удержания. b) высота хроматографического пика. c) высота эквивалентная теоретической тарелке. d) площадь хроматографического пика. e) число теоретических тарелок. 16. В основе количественного анализа в газовой хроматографии лежит зависимость: a) высоты хроматографического пика и его площади от концентрации вещества. b) времени удержания от концентрации вещества. c) объема удержания от концентрации вещества. d) ширины хроматографического пика от концентрации. e) высоты, эквивалентной теоретической тарелке, от количества вещества. 17. Распределительная хроматография основана главным образом на: a) разной растворимости компонентов смеси в двух жидкостях, которые не смешиваются b) разной адсорбции компонентов смеси на выбранном адсорбенте. c) ионном обмене с использованием ионитов разной природы. d) осаждении компонентов смеси на выбранном адсорбенте. e) распределении компонентов смеси между подвижной жидкой и недвижимой твердой фазами. 18. Известно, что ментол ― легколетучее вещество. Какой из физикохимических методов анализа можно использовать для количественного определения ментола в каплях Зеленина, которые являются сложным лекарственным средством? a) Газовая хроматография b) Тонкослойная хроматография c) Жидкостная хроматография 30 d) Дифференциальная спектрофотометрия e) Многоволновая спектрофотометрия 19. В основе качественного анализа в газовой и жидкостной хроматографии лежит зависимость от природы вещества следующего параметра: a) времени или объема удержания. b) ширины пика возле основания пика на хроматограмме. c) полуширины хроматографического пика. d) ширины пика на половине высоты. e) высоты или площади хроматографического пика. 20. С целью количественного определения веществ методом газовой хроматографии используют калибровочный график. Калибровочный график для газохроматографического определение веществ ― это зависимость: a) площади хроматографического пика от концентрации исследуемого вещества. b) времени удержания от объема введенной пробы. c) высоты хроматографического пика от времени содержания. d) высоты хроматографического пика от расстояния на хроматограмме. e) высоты пика от времени удержания. 21. При определении содержания остаточных количеств растворителей в субстанциях лекарственных средств наиболее рационально применить: a) метод газовой хроматографии. b) метод жидкостной хроматографии. c) экстракционно-фотометрический анализ. d) метод прямой и косвенной отгонки. e) метод тонкослойной хроматографии. Занятие 7 Контроль практических навыков ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ И ЗНАНИЙ, КОТОРЫМИ ДОЛЖЕН ОВЛАДЕТЬ СТУДЕНТ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ: Знать: 1. Предмет и задачи аналитической химии. 2. Роль и значения методов аналитической химии в фармации. 3. Связь аналитических свойств соединений в зависимости от положения соответствующих элементов в периодической системе Д.И. Менделеева. 4. Применение в аналитической химии основных положений: a) теории растворов в аналитической химии, b) учения о химическом равновесии, c) химической кинетики и катализа, d) адсорбции. 5. Принципы качественного анализа. 6. Основы методов выделения, распределения, концентрирование ве31 ществ. 7. Использование современных физических и физико-химических методов в качественном анализе веществ. 8. Основы гравиметрии, титриметрии, инструментальных методов анализа. 9. Основы математической статистики относительно оценки правильности и воспроизводимости результатов количественного анализа. 10.Основные литературные источники и справочную литературу по аналитической химии. Уметь: 1. Самостоятельно работать с учебной и справочной литературой по аналитической химии. 2. Отбирать среднюю пробу, составлять схему анализа, проводить качественный и количественный анализ веществ в пределах использования основных приемов и методов, предусмотренных программой. 3. Выполнять начальные расчеты, итоговые расчеты результатов количественного анализа. 4. Пользоваться мерной посудой. 5. Владеть техникой выполнения основных аналитических операций. 6. Готовить и стандартизировать растворы аналитических реагентов. 7. Работать с основными типами приборов, которые используют в анализе. 8. Оформлять протоколы проведения анализа. 9. Применять приобрести знание для анализа лекарственных средств и других биологически-активных веществ. Занятие 8 ПМК 3 Итоговое занятие. Контроль усвоения модуля 3. Инструментальные (физические и физико-химические) методы анализа Перечень вопросов к итоговому контролю знаний из модуля 3 1. Классификация инструментальных методов, их преимущества и недостатки. 2. Сущность и классификация оптических методов анализа. 3. Спектрофотометрические термины: длина волны, нанометр, волновое число, пропуск, оптическая плотность, молярный коэффициент поглощения. Области светопоглощения: ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная. 4. Абсорбцоннно-молекулярная спектроскопия. Спектры поглощения. Основные характеристики. Способы регистрации. 5. Сущность спектрофотометрического метода анализа. Спектрофотометрия, Фотоколориметрия, колориметрия. 6. Объединенный закон Бугера - Ламберта - Бэра. Причины отклонения от основного закона поглощения света. Определение границ применимости. 7. Молярный и удельный коэффициенты поглощения, их взаимосвязь. 32 8. Фотоэлектроколориметрия. Сущность метода. Условия фотометрических определений. 9. Абсорбционно-молекулярная спектроскопия. Примеры фотометрических реакций, требования к ним. Область применения спектрофотометрического анализа. Способы определения концентрации веществ в растворах. 10. Эмиссионная фотометрия пламени. Сущность, принцип метода. Область применения. Способы определения концентрации. 11. Екстракционно-фотометрический анализ. Экстракционные реагенты и экстрагенты. Примеры определений. 12. Рефрактометрия. Сущность метода и возможности. Применение в анализе однокомпонентных и многокомпонентных смесей. 13. Поляриметрия, применение в химическом и фармацевтическом анализе. Преимущества и недостатки метода. 14. Потенциометрические методы анализа. 15. Прямая потенциометрия (ионометрия). Классификация. Индикаторные электроды. Способы определения концентрации веществ методом ионометрии. 16. Классификация электродов, которые применяются в потенциометрии. 17. Электрохимические реакции. Требования к ним. Привести примеры электрохимических реакций. 18. Потенциометрическое титрование. Преимущества и недостатки метода. Его применение в анализе. 19. Кондуктометрический анализ. Принцип метода, основные понятия. Прямая кондуктометрия. Использование в анализе. 20. Кондуктометрическое титрование. Применение кондуктометрического титрования. 21. Полярографический анализ. Принцип метода. Полярографическая волна, её характеристики. Факторы, которые влияют на величину потенциала полуволны. 22. Количественный полярографический анализ. Способы определения концентрации веществ. 23. Амперометрическое титрование. Кривые амперометрического титрования. Преимущества и недостатки метода амперометрического титрования. 24. Кулонометрические методы анализа. Классификация методов. 25. Газовая и газо-жидкостная хроматография. Сущность методов. Применение в анализе. 26. Ионообменная хроматография. Ионообменные смолы. Применение метода для разделения веществ и количественных определений компонентов смесей. 27. Тонкослойная хроматография. Сущность и возможности хроматографии в качественном и количественном анализе индивидуальных веществ и смесей. 28. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Сущность метода. Применение в анализе веществ и смесей. 29. Примеры использования инструментальных методов анализа для коли33 чественного определения химических веществ и лекарственных средств. ПРИЛОЖЕНИЯ Формы контроля и оценивание дисциплины Текущий контроль осуществляется на каждом практическом занятии соответственно конкретным целям, во время индивидуальной работы преподавателя со студентом для тех тем, которые студент обрабатывает самостоятельно и они не входят в структуру практического занятия. Рекомендуется применить виды объективного (стандартизированного) контроля теоретической и практической подготовки студентов. Максимальное количество баллов, которое начисляется студентам при усвоении каждого модуля (зачетного кредита) ·– 200, в том числе за текущую учебную деятельность – 120 баллов, по результатам модульного итогового контроля – 80 баллов. Оценивание текущей учебной деятельности: После усвоения каждой темы модуля за текущую деятельность студента выставляют оценки по 4-х балльной традиционной шкале, которые потом конвертируются в баллы в зависимости от количества практических занятий в модуле, таким образом: Модуль 1 Конвертация в баллы Традиционная Количество занятий оценка 13 «5» 9 «4» 7 «3» 5 «2» 1,75 Модуль 2 Конвертация в баллы Традиционная Количество занятий оценка 15 «5» 8 «4» 6 «3» 5 «2» 1,75 Модуль3 Конвертация в баллы Традиционная Количество занятий оценка 7 34 «5» «4» «3» «2» 17 14 10 3 Максимальное количество баллов, которое может набрать студент при изучении модуля, вычисляется путём умножения количества баллов, соответствующих оценке «5», на количество тем в модуле с добавлением баллов за индивидуальную самостоятельную работу и равняется 120 баллам. Минимальное количество баллов, которое студент должен набрать для зачисления модуля, вычисляется путём умножения количества баллов, соответствующих оценке «3» на количество занятий в модуле. Оценивание индивидуальной самостоятельной работы: Количество баллов за индивидуальную самостоятельную работу студента (ІСРС) высчитывается как разность между максимальным количеством баллов за текущую учебную деятельность (120 баллов) и максимальным количеством баллов за текущую успешность студента при усвоении тем модуля. Баллы за ІСРС начисляются при успешной ее защите. Модульный итоговый контроль: Модульный итоговый контроль осуществляется по завершению изучения модуля. К итоговому контролю допускаются студенты, которые выполнили все виды работ, предусмотренные учебной программой, и набрали количество баллов не меньше минимального. Форма проведения итогового контроля должна быть стандартизированной и включать контроль теоретической и практической подготовки. Максимальная сумма баллов итогового контроля равняется 80. Итоговый модульный контроль считается зачтенным, если студент набрал не менее 50 баллов. Оценивание дисциплины: Оценка из аналитической химии выставляется лишь тем студентам, которым зачислены все модули из дисциплины. Количество баллов, которое студент набирает по дисциплине, определяется как среднее арифметическое количеству баллов из модулей дисциплины и итогового контроля усвоения модулей № 1, 2 и 3. Объективность оценивания учебной деятельности студентов должны проверяться статистическими методами (коэффициент корреляции между текущей успешностью и результатами итогового модульного контроля). Оценка из дисциплины определяется как средняя из оценок за 3 модуля, на которые структурированная учебная дисциплина. Оценка за модуль определяется как сумма оценок текущей учебной деятельности и оценки итогового модульного контроля и выражается балльной шкалой. Максимальное количество баллов, которое студент может набрать при 35 изучении каждого модуля, составляет 200 баллов, в том числе за текущую учебную деятельность ― 120 баллов, за результаты итогового модульного контроля ― 80 баллов (60% и 40% соответственно). Конвертация количества баллов по аналитической химии в оценки по шкале ЕCTS и в 4-х балльную (традиционную) Количество баллов по дисциплине, начисленное студентам, конвертируется в шкалу ЕCTS таким образом: Оценка ЕCTS Статистический показатель А Наилучшие 10 % студентов B Следующие 25 % студентов C Следующие 30 % студентов D Следующие 25 % студентов E Последние 10 % студентов Процент студентов определяется на выборке студентов данного курса в пределах соответствующей специальности. Количество баллов по дисциплине, начисленное студентам, конвертируется в 4-х балльную шкалу таким образом: Оценка ЕCTS Оценка по 4-х балльной шкале А «5» B, С «4» D, E «3» FX, F «2» Оценка по дисциплине FX и F («2») выставляется студенту, у которого не зачтен хотя бы один модуль по дисциплине. Оценка F («2») выставляется студентам, которые не набрали минимальное количество баллов за текущую учебную деятельность, но не составили модульный итоговый контроль. Они имеют право на повторное составление итогового модульного контроля, не больше 2-ох раз, во время зимних каникул и в течение двух (дополнительных) недель после окончания весеннего семестра по графику, утвержденным ректором. Студенты, которые получили оценку F по окончании изучения дисциплины (не выполнили учебную программу хотя бы по одному модулю, или не набрали по модулю минимальное количество баллов) должны пройти повторное обучение по индивидуальному учебному плану. РЕКОМЕНДОВАННАЯ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА 36 Основная 1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В 2-х кн. Кн.2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. — M.: Высш. шк., 2001. 2. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия: В 2 кн. – M.: Химия, 1990. – 846 с. 3. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2: Физико-химические методы анализа. – M.: Дрофа, 2003. – 384 с. 4. Практикум по аналитической химии / Под ред. В.Д. Пономарева, Л.И. Ивановой. – M.: Высшая школа, 1983. – 288 с. 5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – M.: Химия, 1989. – 448 с. 6. Аналитическая химия в схемах и таблицах: Справочник для студ. фармац. вузов / В.В. Болотов, Т.В. Жукова, Е.Е. Микитенко, Е. М. Свечникова, Ю.В. Сыч, Т.А. Костина, И.Ю. Петухова, В.II. Мороз; Под общ. ред. В.В. Болотова. – X.: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. – 172 с. 7. Аналитическая химия. Химические методы анализа: учеб. пособие / А.И. Жебентяев, А.К. Жерносек, И.Е. Талубь. – М.: Новое знание, 2010. – 542 с. Дополнительная 1. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. (Лучший зарубежный учебник)/под ред. Р. Кельнер, Ж. – М. Мерме, М. Отто, Г.М. Видмер; под общ. ред. акад. Ю.А. Золотова. – М: Мир «АСТ», 2004 – Т. 1. – 608 с. – Т.2. – 728 с. 2. Пономарев В.Д. Аналитическая химия (в двух частях). Ч. 1. Теоретические основы. Качественный анализ. – M.: Высш. школа, 1982. – 288с. 3. Пономарев В.Д. Аналитическая химия (в двух частях). Ч. 2. Количественный анализ. – M.: Высш. школа, 1982. – 288 с. 4. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Химия. Т. 1,2, 3. – M.: Химия, 1980. 5. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 1. Общие вопросы. Методы разделения / Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю.А. Золотова. – 2-е изд. – M.: Высш. шк., 1999. – 351 с. 6. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа // Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю.А. Золотова. – 2-е изд. – M.: Высш. шк., 1999. – 494 с. 7. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической химии. – M.: Мир, 2001. – 267 с. 8. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. – M.: Мир, 1997. – 424 с. 9. Фритц Дж., Шенк Г. Количественный анализ. – М: Мир, 1978. – 557 с. 10. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений и задач/ В.П. Васильев, Л.А. Кочергина, Т.Д. Орлова; Под ред. В.П. Васильева. – 2-е изд. – M.: Дрофа, 2003. – 320 с. 37 11. Практикум по аналитической химии / В.П. Васильев, Р.П. Морозова, Л.А. Кочергина; Под ред. В.П. Васильева. M.: Химия, 2000. – 328 с. 38 ОГЛАВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТИ АНАЛИТИЧЕСКИХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ В ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДАХ АНАЛИЗА ......................... 1 ЗАНЯТИЕ 1 ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВЕЩЕСТВА В ПРЕПАРАТЕ МЕТОДАМИ ВИЗУАЛЬНОЙ КОЛОРИМЕТРИИ. ........................ 1 ВОПРОСЫ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ................................. 1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА(III) В ПРЕПАРАТЕ МЕТОДОМ ВИЗУАЛЬНОЙ КОЛОРИМЕТРИИ. ................................................................... 2 ЗАНЯТИЕ 2. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВЕЩЕСТВА В РАСТВОРЕ ............................... 4 ВОПРОСЫ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ................................. 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ........................................................... 5 Фотоэлектроколориметрическое определение 5 содержания K2Cr2O7 в растворе ЗАНЯТИЕ 3 КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ СМЫСЛОВОГО МОДУЛЯ 8. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА .................................... 8 ВОПРОСЫ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ................................. 8 ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «КРОК 1» ............ 9 ЗАНЯТИЕ 4 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДА АНАЛИЗА. ... 14 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ........................................ 14 ВОПРОСЫ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ............................... 14 ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «КРОК 1» .......... 15 ЛАБОРАТОРНАЯ РОБОТА №3 ......................................................... 20 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ЖЕЛЕЗА (ІІ) В ПРЕПАРАТЕ МЕТОДОМ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ ....................................... 20 ЗАНЯТИЕ 5 ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА. 24 Определение количественного содержания солей щелочных металлов в растворе методом ионообменной хроматографии ..................................... 24 ВОПРОСЫ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ............................... 24 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ .............................................................. 24 Количественное определение хлорида кальция в растворе........................................................................ 24 39 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ МЕДИ В РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРАХ .......................................................................... 25 ЗАНЯТИЕ 6 .......................................................................... 26 РАЗДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ МЕТОДОМ ТОНКОСЛОЙНОЙ ИЛИ БУМАЖНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ. КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ СМЫСЛОВОГО МОДУЛЯ 9............... 26 ВОПРОС ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ........................................................... 26 ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ «КРОК 1» .......... 27 ЗАНЯТИЕ 7 КОНТРОЛЬ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫЧЕК ........... 31 ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫЧЕК И ЗНАНИЙ, КОТОРЫМИ ДОЛЖЕН ОВЛАДЕТЬ СТУДЕНТ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ: .................................................. 31 ЗАНЯТИЕ 8 ПМК 3 ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ. КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ МОДУЛЯ 3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ (ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ) МЕТОДЫ АНАЛИЗА.............................................................................. 32 ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ИТОГОВОМУ КОНТРОЛЮ ЗНАНИЙ ИЗ МОДУЛЯ 3 .... 32 ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................... 34 ФОРМЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНИВАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ .......................... 34 ОЦЕНИВАНИЕ ТЕКУЩЕЙ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: ........................ 34 ОЦЕНИВАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ: ....... 35 МОДУЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ: ............................................. 35 ОЦЕНИВАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ: ....................................................... 35 КОНВЕРТАЦИЯ КОЛИЧЕСТВА БАЛЛОВ ............................................. 36 РЕКОМЕНДОВАННАЯ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА ....................................................................... 36 ОСНОВНАЯ ................................................................................. 37 Дополнительная ........................................................... 37 40