Гравиметрия (весовой анализ)
Гравиметрия (весовой анализ)
Гравиметрия (весовой анализ)
Представление результатов (точность расчетов)
Представление результатов (точность расчетов)
Титриметрия (объемный анализ)
Титриметрия (объемный анализ)
Титриметрия (объемный анализ)
Титриметрия (объемный анализ)
Классификация титриметрических реакций
Классификация титриметрических реакций
Типичный вид кривой титрования
Типичный вид кривой титрования
Какой индикатор выбрать?
Установка для титрования
Спасибо за внимание!
1.11M
Category: chemistrychemistry

Химический практикум для олимпиадной команды. Количественный анализ

1.

Химический практикум для
олимпиадной команды
Лекция 3
Количественный анализ
CH3
N
O

2. Гравиметрия (весовой анализ)

• Химический метод анализа, при котором определяемый
компонент выделяют в виде малорастворимого соединения
определенного состава, которое после соответствующей
обработки взвешивают с высокой точностью.
• Al3+ + 3NH3∙H2O Al(OH)3↓ + 3NH4+
Al(OH)3 – осаждаемая форма
• 2Al(OH)3 (t⁰C) Al2O3 + 3H2O↑
Al2O3 – весовая форма

3. Гравиметрия (весовой анализ)

Требования к осаждаемой форме:
• Количественное осаждение (в пределах обнаружения)
• Строго селективное осаждение (отсутствие примесей)
• Легкость фильтрации (достаточно крупнокристаллическое вещество)

4. Гравиметрия (весовой анализ)

Требования к весовой форме:
• Химическая устойчивость
• Строго постоянный стехиометрический состав
• Малое значение гравиметрического фактора
Гравиметрический фактор (f)– массовая доля определяемого
компонента в весовой форме.
m(Al) = f ∙ m(Al2O3) = 0,52926 ∙ m(Al2O3)

5. Представление результатов (точность расчетов)

• Сложение, вычитание – по меньшему количеству цифр после запятой:
1 + 0,1 = 1 (т.к. 1 с равным успехом получается при округлении 0,6 и 1,4)
1,0 + 0,1 = 1,1
• Умножение, деление:
на экспериментальные величины – см.выше (округляем)
на строго известные величины – без округления
(стехиометрический коэффициент 2 = 2.00000000…)
• Логарифмирование: +1 значащая цифра
ln(6) = 1,8
log10(3 ∙ 102) = 2,5
log10(300) = 2,477
• Потенцирование: -1 значащая цифра
e1,8 = 6
e1,80 = 6,0
e1,800 = 6,05

6. Представление результатов (точность расчетов)

• Сложный (многостадийный) расчет - ответ округляется в соответствии с точностью
наименее точной из исходных величин:
4,0 ∙ (82353 – 2,43 ∙ 104) = 2,3 ∙ 105
НО!
Результаты промежуточных расчетов не округляются
(их оставляют с запасом в 1-2 значащих цифры,
которые будут отсечены в окончательном ответе)
• Маленький гравиметрический фактор: минимизация влияния погрешности весов:
m = (1,0219 ± 0,0004) г
0,10000 ∙ m = (0,10219±0,00004) г

7.

N
N
3
+ Al
3+
8 -о к с и х и н о л и н
O
N
O N
3
-
+3H
N
Весовая форма
Fe3+
Fe(OH)3 (Fe2O3 ∙ xH2O)
Fe2O3
Ba2+
BaSO4
BaSO4
Ni2+
Диметилглиоксимат никеля
Ni(C4H7N2O2)2
Ni(C4H7N2O2)2
Co3+
1-нитрозо-2-нафтолят кобальта
Со(С10Н6NО2)3 ∙ 2Н2О
Со(С10Н6NО2)3
Mg2+
8-оксихинолят магния
Mg(C9H6NO)2 ∙ 2H2O
Mg(C9H6NO)2
Al3+
8-оксихинолят алюминия
Al(C9H6NO)3 ∙ xH2O
Al(C9H6NO)3
N
M g
2 +
+
N
O
+ M g
2
O
Al
N O
O
Осаждаемая форма
O
O
N
OH
+ C o3+ + 3O H
O
O
a -н и т р о з о - -н а ф т о л
Co
N O
O
+ 3 H 2O
N
.
O.. H
O
H 3C N O H
2
+ Ni
2+
H 3C N O H
Д и м ети л гл и о кси м
(Р е а к т и в Ч у г а е в а )
+ 2N H 3
NH3
aq
N
O
N
Ni
N
N
O
H O
...
OH
Определяемый
компонент
N i(H d m g ) 2
+ 2 N H 4+

8. Титриметрия (объемный анализ)

• Химический метод анализа, при котором количество (массу,
концентрацию etc) анализируемого вещества определяют по объему
вещества известной концентрации, вступившего в реакцию с
анализируемым.
• Фактор эквивалентности (f) – часть молекулы, дающая одну
активную в данной реакции частицу
• H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
• H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + 3H2O
f(H3PO4) = 1/3
f(H3PO4) = 1

9. Титриметрия (объемный анализ)

• Эквивалентная концентрация (нормальность) – условная
концентрация активных частиц, эквивалентная концентрации
вещества в растворе. Имеет размерность моль/л, но со своим
специальным обозначением – N.
Сэкв = C/f
• H2SO4 2H+ + SO42C(H2SO4) = 0,1M
f(H2SO4) = 1/2
Сэкв(H2SO4) = 0,2N
• MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
C(KMnO4) = 0,02M
f(MnO4-/8H+) = 1/5
Сэкв(MnO4-) = 0,1N

10. Титриметрия (объемный анализ)

• Аналит – вещество, концентрация которого неизвестна (определяемое)
• Титрант – вещество известной концентрации.
• Стандартизация – процесс уточнения концентрации титранта
• Аликвота – точно известный объем аналита
• Титрование – процесс установления концентрации аналита.
• Закон эквивалентов:
CэквV (аналита) = CэквV (титранта)
C1V1/f1 = С2V2/f2

11. Титриметрия (объемный анализ)

Требования к титриметрическим реакциям:
• Протекание строго количественное (в пределах обнаружения)
• Высокая скорость протекания
• Отсутствие побочных процессов
• Возможность фиксации конечной точки (индикации)

12. Классификация титриметрических реакций

По химии процесса:
• Кислотно-основное титрование
ацидиметрическое (титрант – кислота)
алкалиметрическое (титрант – щелочь)
• Окислительно-восстановительное титрование
перманганатометрия, дихроматометрия, иодометрия (прямая,
обратная, заместительная), иодатометрия, цериметрия etc
• Осадительное титрование
аргентометрия, гексацианоферратометрия
• Комлексонометрическое титрование
(самый распространенный титрант – ЭДТА)

13. Классификация титриметрических реакций

По способу фиксации конечной точки:
• Визуальная индикация (в присутствии специальных веществ,
меняющих окраску при достижении конечной точки – индикаторов.
Фенолфталеин, метиловый оранжевый в К-О титровании; крахмал в
иодометрии; хромат калия в аргентометрии по Мору etc)
• Самоиндикация (перманганат)
• Физико-химическая индикация
скачок электрохимического потенциала (потенциометрия)
скачок проводимости (кондуктометрия)

14. Типичный вид кривой титрования

• Зависимость наблюдаемой характеристики раствора (рН, эл.хим.
потенциала) от объема добавленного титранта или от доли титрования
• Доля титрования (D) – отношение добавленного объема титранта к
стехиометрическому
pH
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0,00
HCl (1M) + NaOH (1M)
D
1,00
2,00
V HCl, мл V NaOH, мл
D
рН
10
0
0
0
10
5
0,5
0,48
10
9
0,9
1,28
10
9,9
0,99
2,30
10
9,99
0,999
3,30
10
10
1
7
10
10,001
1,0001
9,70

15. Типичный вид кривой титрования

• Точка эквивалентности – точка полного протекания реакции
• Конечная точка титрования – точка «срабатывания» индикатора
pH
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
0,00
HCl (1M) + NaOH (1M)
D
1,00
рНТЭ = 7; рНКТТ ≠ 7!
2,00
Индикатор
Метиловый
оранжевый
рН перехода
3,1 – 4,4
Бромкрезоловый
зеленый
Бромтимоловый
синий
3,8 – 5,4
Фенолфталеин
Индигокармин
8,2 – 10,6
11,6 – 14,0
6,0 – 7,6

16. Какой индикатор выбрать?

• CH3COOH (1M) + NaOH(титрант) = CH3COONa + H2O
Кд(CH3COOH) = 1,8 ∙ 10-5
Индикатор
рН перехода
Метиловый
оранжевый
• Na2CO3 (0,01M) + 2HCl(титрант) = CO2водн. + H2O + 2NaCl
Бромкрезоловый
Кд1(H2CO3) = 1,0 ∙ 10-7
зеленый
3,1 – 4,4
Бромтимоловый
синий
Фенолфталеин
6,0 – 7,6
• Na2CO3 + HCl(титрант) = NaHCO3 + NaCl
Кд2(H2CO3) = 1,0 ∙ 10-11
Индигокармин
• H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43- ?
3,8 – 5,4
8,2 – 10,6
11,6 – 14,0

17. Установка для титрования

1. Штатив
2. Бюретка (наполняется титрантом,
фиксирует его расход)
3. Резиновая трубка
4. Шарик (надавливанием на трубку в
боковой области шарика управляют
потоком титранта)
5. Стеклянный носик
6. Колба для титрования (аналит +
индикатор + вспомогательные растворы)
7. Пипетка Мора (для отбора точного
объема аналита – аликвоты)

18. Спасибо за внимание!

English     Русский Rules