metodichka_kr_mipps1 (856211), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

38. Рассчитать электродный потенциал в растворе, содержащем 0,2 М КМnO₄; 0,4 M MnSO₄; 0,5 M HNO₃.

39. В 20 см³ раствора FeCl₃ железо восстановили до Fe²⁺ и оттитровали 19,20 см³ 0,1045 н KМnO₄. Какая масса Fe содержалась в 100 см³ исходного раствора ?

40. Вычислить потенциал водородного электрода в 5%-ном растворе NH₄Cl.

5.4 Реакции осаждения в объемном анализе

Гетерогенное равновесие осадок-раствор в аналитической химии очень важно учитывать для осуществления тех или иных операций, таких как осаждение, удаление из раствора мешающего вещества или элемента, концентрирования вещества, а также использования малорастворимых соединений в объемном анализе. Во всех случаях осадок малорастворимого соединения находится в соприкосновении с раствором, насыщенным этим соединением. И здесь применим закон действия масс, равновесие осадок-раствор выражается константой равновесия, которая называется произведением растворимости (ПР). Величина ПР имеет большое значение в анализе для выбора осадителя, концентраций реагирующих веществ, выбора условий проведения анализа, расчета растворимости, что для объемного анализа важно при построении кривой титрования и выбора индикатора. При изучении темы необходимо обратить внимание на влияние одноименного иона на растворимость малорастворимых соединений, влияние комплексообразования и соосаждения.

ПРИМЕР 1. Вычислить ПР_AgCl, зная, что насыщенный раствор при 25⁰С содержит 1,86∙10^-3 г соли в 1 дм³.

РЕШЕНИЕ. Находим молярную концентрацию насыщенного раствора AgCl. Учитывая, что молекулярная масса AgC1 равна

143,5 г/моль, получаем

С_AgCl = 1,86∙10^-3/143,5 = 1,3∙10^-5 М.

Так как молекула AgC1 дает при растворении по 1 иону Ag⁺ и С1^-, таковы же будут и концентрации этих ионов в насыщенном растворе AgC1. Следовательно, ПР_AgCl = [Ag⁺]∙[Cl^-] = 1,3∙10^-5∙1,3∙10^-5 = 1,76∙10^-10.

ПРИМЕР 2. Вычислить растворимость Mg(OH)₂ при 25⁰С, если его произведение растворимости ПР = 6,0∙10^-10.

РЕШЕНИЕ. Обозначим искомую растворимость (в моль/дм³) через Х. Эти Х моль Mg(OH)₂ , перейдя в раствор, создадут в нем следующие концентрации ионов:

[Mg²⁺] = X; [OH^-] = 2X, тогда ПР_Mg(OH)2 = [Mg²⁺]∙[OH^-]² = X∙ 2X² = 4X³ = 6,0∙10^-10 , откуда

₃

Х = 6,0∙10^-10

1. = 5,3∙10^-4 моль/дм³

Чтобы перейти к растворимости, выраженной в г/дм³ (Y) , найденное значение умножим на молекулярную массу Mg(OH)₂ , равную 58,31 г/моль: Y = 5,3∙10^-4 ∙ 58,31 = 3,098 г/дм³ .

ПРИМЕР 3. Вычислить растворимость BaSO₄ в 0,01 М растворе Na₂SO₄ и сравнить ее растворимость в воде.

РЕШЕНИЕ. Обозначим искомую растворимость BaSO₄ через Х. Эти Х моль BaSO₄ дадут по Х моль Ва²⁺ и SO₄^2- . Но SO₄^2- - ионы образуются также в результате диссоциации Na₂SO₄. Учитывая концентрацию этой соли , [Ва²⁺ ] = X; [SO₄² ] = X + 0,01.

Следовательно, ПР_BaSO4 = X∙ (X + 0,01) = 1,1∙10^-10.

Вычисления упрощаются, если учесть, что растворимость сульфата бария мала (Х << 0,01), величиной Х по сравнению с 0,01 можно пренебречь, тогда

0,01Х = 1,1∙10^-10 , откуда Х = 1,1∙10^-8 моль/дм³.

Растворимость BaSO₄ в воде (Y) равна :

Y = √1,1∙10^-10 = 1,05∙10^-5 моль/дм³.

Таким образом, присутствие 0,01 М сульфата натрия понижает растворимость сульфата бария в 950 раз.

Контрольные задания

41. Вычислить растворимость AgCl (моль/дм³) в воде и в 0,5 М растворе КС1.

42. Вычислить произведение растворимости хромата серебра, если в 500 см³ воды растворяется 0,011г Ag₂CrO₄ .

43. Вычислить растворимость в моль/дм³ СаС₂О₄ в воде и в 0,01 М растворе (NH₄)₂C₂O₄.

44. Сколько см³ 0,1 М раствора (NH₄)₂C₂O₄ слеует добавить к 1дм³ насыщенного водного раствора СаС₂О₄ для понижения его растворимости до 0,1 мг/дм³ ?

45. Какая соль из двух сравниваемых более растворима в воде: SrCO₃ или ВаСО₃ ?

46. Вычислить растворимость в г/дм³ сульфата свинца и иодида свинца. Почему соль с меньшим значением произведения растворимости имеет большую растворимость ?

47. Рассчитать, во сколько раз растворимость PbSO₄ в 0,001 М растворе Na₂SO₄ меньше его растворимости в воде ?

48. При какой концентрации иодид-ионов начинается выпадение осадка PbJ₂ из 0,01 М раствора Pb(NO₃)₂ ?

49. Насыщенный раствор СаSO₄ смешали с равным объемом раствора, содержащего 0,0240 г (NH₄)₂C₂O₄ в 1дм³ . Произойдет ли образование осадка СаС₂О₄ ?

50. Рассчитать растворимость CdS в воде и в 0,1 М растворе Na₂S.

51. Навеску 0,3838 г технического КBr растворили и оттитровали 23,80 см³ раствора AgNO₃ c титром по хлору 0,003546 г/см³ . Вычислить процентное содержание КBr в образце.

52. Сколько граммов ВаС1₂ содержится в 250 см³ раствора, если после прибавления к 25,00 см³ его 40,00 см³ 0,1020 н раствора AgNO₃ на титрование избытка AgNO₃ израсходовано 15,00 см³ 0,0980 н раствора NH₄SCN ?

53. Определите процентное содержание серебра в сплаве, если после растворения навески 0,2000 г на титрование израсходовано

39,60 см³ раствора, содержащего 0,4103 г КSCN в 100 см³.

54. Определите процентное содержание ВаС1₂∙2Н₂О в образце,если на титрование раствора, полученного из навески 0,2034 г, израсходовано 15,62 см³ 0,0965 н раствора Hg(NO₃)₂.

55. К навеске 0,2266 г КС1 прибавили 30,00 см³ 0,1121 н раствора AgNO_3. Какое процентное содержание хлорида в веществе, если на титроване избытка раствора AgNO₃ израсходовано 15,00 см³ 0,1156 н раствора NH₄SCN ?

56. Какую навеску КС1 следует взять, чтобы на титрование раствора было израсходовано 20,00 см³ 0,1050 н раствора AgNO₃ ?

57. Какой объем 0,1 н раствора AgNO₃ эквивалентен 25,00 см³ раствора, в 1 дм³ которого содержится 7,6 г NH₄SCN ?

58. Сколько граммов хлористого калия содержится в 250 см³ раствора, если на титрование 25,00 см³ его расходуется 34,00 см³ 0,1050 н раствора AgNO₃ ?

59. Сколько процентов Аg содержит сплав, если после растворения 0,3 г его в НNO₃ на титрование израсходовано 23,80 см³ 0,1000 н раствора NH₄SCN ?

60. Рассчитать навеску хлорида натрия, содержащего 80% NaCl, для приготовления 500 см³ 0,50 н раствора.

5.5 Гравиметрический анализ

Гравиметрический (весовой) анализ является одним из важнейших методов количественного анализа, основанный на точном измерении определяемого вещества или его элементов путем взвешивания в химически чистом виде точно известного состава. При этом анализируемое вещество переводят в раствор и с помощью соответствующих реагентов-осадителей переводят его в малорастворимое соединение – практически нерастворимый осадок. Далее осадок отфильтровывают или центрифугируют, промывают, высушивают или прокаливают до постоянной массы, взвешивают на аналитических весах и проводят расчет содержания определяемого вещества.

Необходимо рассмотреть классификацию методов гравиметрического анализа: выделения, осаждения и отгонки. Отметьте их достоинства и недостатки.

При осаждении определяемого вещества образуется осаждаемая форма осадка, после его прокаливания – весовая форма осадка. Ознакомьтесь с требованиями, предъявляемыми к осаждаемой, весовой формам и к осадителю. Повторите правила произведения растворимости, условия осаждения – растворения, факторы, влияющие на равновесие осадок – насыщенный раствор (присутствие одноименного иона, солевой эффект, изменение температуры, значение рН и др.).

Разберитесь в механизме осаждения кристаллических и амфотерных осадков, мерах, препятствующих образованию коллоидного раствора при осаждении и пептизации осадков при их промывании.

Рассмотрите примеры расчета навески, объема осадителя, аналитического фактора (множителя), результатов гравиметрического определения.

ПРИМЕР. Рассчитать навеску силикатной породы, содержащей около 5% СаО, которая необходима для определения кальция в виде СаO, если g – масса осадка СаSO₄ 0,3 г.

РЕШЕНИЕ. Если M_CaO - молекулярная масса определяемого вещества, а М_СаSO4 - молекулярная масса весовой формы, то из пропорции:

M_CaO М_СаSO4

Х g

следует

Х = M_CaO∙g / М_СаSO4

Зная примерное содержание СаО в анализируемом вешестве (b,%), рассчитываем навеску (а) для аналитического определения:

a = F∙g∙100/b , где F – фактор пересчета , равный M_CaO/ М_СаSO4 = 56,68/136,34 = 0,4119.

Навеска силикатной породы равна а = 0,4119∙0,3∙100/5 = 2,5 г.

Контрольные задания

61. Для анализа образца хлорида бария взята навеска 0,6878 г. Из нее получен прокаленный осадок ВаSO₄ 0,6556 г. Вычислить процентное содержание бария в образце.

62. Взята навеска 1,0150 г каменного угля. После обработки ее получен прокаленный осадок ВаSO₄ 0,2895 г. Вычислить процентное содержание серы в образце.

63. Взята навеска 0,3212 г серной кислоты. После осаждения и прокаливания получен осадок ВаSO₄ 0,2642 г . Какова процентная концентрация образца ?

64. Из навески 0,1000 г сплава получено 0,1196 г осадка АgCl. Вычислить процентное содержание серебра в сплаве.

65. Из навески мрамора 1,8710 г получены осадки 0,0827 г Мg₂P₂O₇ , 0,0342 г Fe₂O₃ и 1,9650 г СаSO₄ . Вычислить процентное содержание в образце: а) Мg; б) Са; в) Fe.

66. При анализе известняка из навески 0,5210 г после обработки получили осадки: 0,2218 г СаО и 0,0146 г Мg₂P₂O₇ . Вычислить процентное содержание СаSO₄ и МgCO₃ в образце.

67. Из навески суперфосфата 1,4010 г получено 0,1932 г прокаленного осадка СаО. Каково процентное содержание: а) Са;

б) Са₃(РО₄)₂ в образце ?

68. Вычислить процентное содержание А1₂(SO)₄ в образце технического сульфата алюминия, если из навески 0,5278 г получено

0,1552 г осадка А1₂О₃.

69. Из навески криолита 0,5872 г образовалось 0,1060 г осадка А1₂О₃. Вычислить процентное содержание Na₃AlF₆ в образце.

70. Для анализа магнитного железняка взята навеска 0,6012 г. Железняк превращен в осадок Fe₂O₃ массой 0,4520 г. Вычислить процентное содержание Fe₂O₃ и Fе в образце.

5.6 Фотометрический анализ

Любое вещество поглощает и отражает электромагнитное излуче­ние. Вещества, поглощающие излучение с длинами волн 400-700 нм (ви­димый свет), окрашены. Наряду с поглощением и отражением видимого света для анализа часто используют поглощение излучения в ультрафи­олетовой (200-400 нм) и инфракрасной (0,8-25 мкм) областях спектра. Характер и величина поглощения и отражения света зависят от природы вещества и его концентрации в растворе. Это и используют для качествен­ного и количественного анализа оптическими методами светопоглощения.

Если пропустить через слой вещества пучок света с интенсив­ностью I₀, то после прохождения через этот слой его интенсивность уменьшится до I_t, Потерями излучения вследствие отражения и рассеяния обычно пренебрегают, тогда

T= I₀/ I_t

характеризует пропускание (поглощение) света. Если величина Т отнесена к толщине слоя (толщина слоя равна толщине кюветы) в 1 см, то она называется коэффициентом пропускания.

Поглощение излучения можно характеризовать величиной оптиче­ской плотности D.

D=-lg T; D=lg I₀/ I_t

В соответствии с основным законом Бугера-Ламберта-Бера между поглощением излучения раствором и концентрацией в нем поглощающего вещества существует зависимость:

I_t = I₀ ۰10 ^ε1C

D = ε∙1∙С,

где С - концентрация вещества, поглощающего свет, моль/дм³; I - толщина слоя раствора, поглощающего свет, см; ε - молярный коэффициент погло­щения.

Пример. Навеску 300 г сплава, содержащего медь, после раство­рения обработали аммиаком и получили 1000 см³ окрашенного раствора, оптическая плотность которого при толщине кюветы 1 см, равна 0,127. Молярный коэффициент поглощения аммиаката меди равен 423. Опреде­лите процентное содержание меди в сплаве.

Решение. 1) Находим концентрацию меди в растворе:

С_Сu= D / с∙ l = 0,127/ 427∙1 = 3∙10^-4 моль/дм³ .

2) Находим массу меди в навеске сплава:

m_Сu= С_Сu*M_Cu, где M_Cu=63,5 г/моль,

m_Сu=3 10⁴∙ 63,5=0,0190 г.

3) Определим процентное содержание меди в сплаве:

ω (Сu) = m(Сu) ∙ 100/ m(сплава)

ω (Си) = 0,0190 ∙ 100/ 300 =0,0063 %.

Контрольные задания

71. Навеску 0,65 г сплава, содержащего медь, после растворения обработали аммиаком и получили 1000 см³ окрашенного раствора, опти­ческая плотность которого при толщине слоя кюветы 1 см равна 0,127. Молярный коэффициент поглощения аммиака меди равен 423. Определить процентное содержание меди в сплаве.

72. Вычислите молярный коэффициент поглощения меди, если оп­тическая плотность раствора, содержащего 0,24 мг меди в 250 см³ при толщине кюветы 2 см, равна 0,14.

73. Оптическая плотность раствора, содержащего 0,48 мг меди в 250 см³ при толщине кюветы 1 см, равна 0,14. Вычислить молярный коэф­фициент поглощения меди.

74. При фотометрическом изучении трисульфосалицилового комплекса железа( +3) получены следующие результаты:

Построить градуировочный график, рассчитать значение молярного коэффициента поглощения комплекса, а также концентрацию железа (+3) в исследуемом растворе, если оптическая плотность его, измеренная в той же кювете, равна 0,374.

75. Рассчитать концентрацию никеля (+2) в растворе, оптическая плотность которого равна 0,350, если известно, что стандартный раствор с концентрацией 1,50 мг/см³ имеет оптическую плотность 0,265, а с концен­трацией 3,00 мг/см³ - 0,520. Исследуемый и стандартный растворы гото­вились для фотометрирования в одинаковых условиях Измерения прово­дили при λ= 540 нм в кювете с I =2см.

76. Рассчитать концентрацию железа (.+3) в растворе по результатам фотометрического титрования. 20 см³ исследуемого раствора по­местили в мерную колбу на 100 см⁵, добавили раствор сульфосалициловой кислоты и довели объем до метки (рН = 2), 20 см³ оттитровали в кювете из микробюретки 0,01 М раствором комплексона Б при λ = 525 им. В процессе титрования наблюдалось постепенное обесцвечивание раство­ра обусловленное разрушением окрашенного моносульфосалицилатного комплекса железа и образованием более устойчивого бесцветного ком­плекса с комплексоном Б

77. При фотометрическом изучении трисульфосалицилового комплекса железа( +3) получены следующие результаты:

Построить градуировочный график, рассчитать значение молярного коэффициента поглощения комплекса, а также концентрацию железа (+3) в исследуемом растворе, если оптическая плотность его, измеренная в той же кювете, равна 0,374.

78. Навеску руды массой 1,0389 г растворили и после соответст­вующей обработки оттитровали ионы Fe²⁺ раствором 0,1075н перманганата калия фотометрическим методом. Построить кривую титрования и рассчитать массовую долю (%) железа в образце по следующим резуль­татам измерений:

79. Навеску сплава массой 0,9968 г растворили и после соответствующей обработки ионы Сu²⁺ оттитровали 0,1014 н раствором ЭДТА спектрофотометрическим методом при λ_ЭФФ =620 нм. Построить кривую титрования и рассчитать массовую долю (%) меди в сплаве по следующим данным:

80. Из 100,00 см³ сточной воды экстрагировали гербицид - которан хлороформом. Экстракт упарили, перенесли в кювету и оттитровали при λ=290 нм уксуснокислым раствором НСlO₄ с Т(НСlO₄/которан) =0,000300. Вычислить концентрацию (г/см³) которана в воде по следующим результатам:

5.7 Потенциометрия и потенциометрическое титрование

Потенциометрические определения основаны на том, что потенци­ал ряда электродов является функцией активностей компонентов соответствующих окислительно-восстановительных систем. В общем случае окислительно-восстановительную реакцию можно выразить уравнением: Ок + nе ↔ Red

По уравнению Нернста:

E_Ox/Red = E⁰_Ox/Red + RT/nF ∙ ln a_ох/a_{Rеd ,}

где E⁰_Ox/Red - стандартный потенциал;

R - газовая постоянная;

Т - абсолют­ная температура;

F - постоянная Фарадея (96500 кулонов);

n -число элек­тронов, участвующих в реакции;

а_Ox и а_Red - активные концентрации окисленной и восстановленной форм соответственно.

Потенциометрия предполагает измерение электродвижущих сил (ЭДС) гальванического элемента, на одном из электродов которого (ин­дикаторном) протекает электрохимическая реакция, прямо или косвенно связанная с анализируемым веществом, а другой электрод (сравнения) сохраняет потенциал постоянным:

∆Е=E_ср -E_инд

Различают прямую потенциометрию и косвенную (потенциометрическое титрование). Потенциометрия используется для определения рН растворов. Потенциометрическое титрование является объемно-аналитическим методом, в котором конец титрования определяют по рез­кому изменению потенциала индикаторного электрода вблизи точки экви­валентности.

Пример. Рассчитать рН раствора по следующим эксперимен­тальным данным: ЭДС элемента Pt (H₂)HCOOH |0,1h KCl,AgCl|Ag , ∆E =0,580 В при температуре 20°С.

Решение. Электрохимическая цепь составлена из водородного (индикаторного) и хлор-серебряного (сравнения) электродов. Потенциал водородного электрода (Е_2Н⁺_/Н2) и рН связаны уравнением:

Е_2Н⁺_/н2=νpH; pH= Е_2Н⁺_{/ н2} /ν

∆Е=E_хс - Е_2Н⁺_/н2, где E_хс - потенциал хлорсеребряного электрода

Е_2Н⁺_/н2 = E_хс-∆Е, тогда рН = (E_хс-∆Е )/ ν

По таблицам (справочник Ю.Ю. Лурье) при 20°С находим:

E_хс(0,1н) =+0,290 В; v - 0,0581

pH = 0,580 – 0,290/ 0,0581 = 4,99 .

Контрольные задания

81. Разность потенциалов между водородным электродом и насы­щенным каломельным электродом, погруженным в кислый раствор, со­ставляет 0,435В при 25°С. Определить рН раствора.

82. На сколько милливольт изменится потенциал водородного электрода относительно каломельного электрода (0,1 н КЗ), если к 50 см³ 0,1 н раствора НС1 прилить 20 см³ 0,2 н раствора аммиака? Темпера­тура опыта 20°С.

83. Вычислить рН раствора по следующим данным: индикатор­ный электрод - водородный; электрод сравнения - каломельный (0,1 н КЗ); температура 30°С; ЭДС - 0,624 В.

84. Вычислить рН раствора при следующих данных индикатор­ный электрод - хингидронный, электрод сравнения - хлорсеребряныи в 1 н КС1, температура 20°С., ЭДС - 0,248 В.

85. Вычислить потенциал платинового электрода в растворе, со­держащем 19,5г K₂CrO₄ и 15 г СгСl₃ в 200 см³, относительно кало­мельного электрода (О, 1 н КЭ) при температуре раствора 20 °С.

86. Вычислить потенциал при титровании 0,05 н раствора СH₃СО-ОН 0,1 н раствором KOH в точке эквивалентности. В качестве индикатор­ного электрода использовали хингидронный электрод, а в качестве элект­рода сравнения - насыщенный каломельный. Температура опыта 20°С.

87. Построить кривую изменения потенциалов при 20°С в процессе титрования 200 см³ 0,1 н раствора сульфата железа(+2) 1 н раствором KMnO₄ Электроды: индикаторный - платиновый, сравнения насыщенный каломельный. Расчетные точки - 0; 10; 50; 90; 99; 100; 100,1; 101; 110% от ТЭ.

88. Построить кривую изменения потенциалов при 20°С в процессе титрования 100 см³ 0,1 н раствора НCООН 1 н растворам KOH и опреде­лить объем титранта в точке эквивалентности. Используется индикатор­ный электрод - хингидронный, электрод сравнения хлорсеребряныи в 1 н НСl. Расчетные точки: 0; 10; 50; 99; 99,9; 100; 100.1; 101; 110%отТЭ.

89. Построить кривые изменения потенциалов при 20 °С в процессе титрования 0,1 н H₂SO₄ 1 н раствором NaOH. При титровании использу­ются хингидронный и 0,1 н каломельный электроды. Расчетные точки: 0; 10; 50; 90; 99; 99.9; 100; 100.1; 101; 110%отТЭ.

90. Рассчитать рН раствора а)если потенциал хингидронного электрода, измеренный относительно НКЭ, равен 0,004 В, Е°хин/гидр = 0,699 В, Енкэ = 0,247 В, б) потенциал хингидронного электрода, измеренный относительно хлорсеребряного электрода, равен 0,006 В Е_AgCl/Ag = 0,222 В.

5.8 Хроматографическнй анализ

Хроматография основана на различии в скорости перемещения определяемых компонентов в слое сорбента (неподвижная фаза) при их движении в потоке подвижной фазы Подвижной фазой (элюентом) мо­жет быть жидкость или газ, неподвижной фазой - твердое вещество или жидкость, адсорбированная на твердом носителе. Различные методы хро­матографии можно классифицировать по агрегатному состоянию фаз, спо­собу их относительного перемещения, аппаратурному оформлению про­цесса и т.д.

В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы различают хроматографию газовую и жидкостную.

По природе взаимодействия различают виды хроматографии, кото­рые связаны или не связаны с превращением веществ. Виды хромато­графии, связанные с превращением веществ, подразделяют на ионооб­менные, осадочные, окислительно-восстановительные, комплексообразовательные, а те виды, которые не связаны с превращениями вещества, де­лятся на распределительные, адсорбционные, молекулярно-ситовые.

Процессы, обуславливающие разделение веществ, не всегда могут быть строго разграничены.

Пример 1. Через колонку, содержащую 5,0 г катионита, пропус­тили 250,0 см³ 0,050 М ZnSО₄. Вытекающий из колонки раствор сорбиро­вали порциями по 50,0 см³, в каждой порции определяли содержание ио­нов цинка и получили следующие значения концентраций (моль/дм³): 1 -0,008; 2 - 0,029; 3 - 0,038; 4 - 0,050; 5 - 0,050. Определить полную динамическую емкость катионита (моль/г).

Решение. Вычисляем количество моль-эквивалентов Zn²⁺ поглощен­ное катионитом из каждой порции раствора, принимая молярную массу эквивалента равной М(1/2 Ме²⁺):

1-япорция: (0,050-0,008)∙2∙50∙1000/1000 = 4,20 ммоль (1/2 Zn²⁺)

2-я порция: (0,050-0,029)∙2∙50∙1000/1000 = 2,10 ммоль (1/2 Zn²⁺)

3-я порция: (0,050-0,050)∙2∙50∙1000/1000 = 1,20 ммоль (1/2 Zn²⁺)

4-ая и 5-я порции-0ммоль(1/2 Zn²⁺ ).

Всего в пяти порциях раствора поглощено:

4,20 + 2,10 + 1,20 = 7,50 ммоль(1/2 Zn²⁺)

Отсюда динамическая емкость катионита для ионов цинка равна:

к = 7,50/ 5 =1,50 ммоль (1/2 Zn²⁺)/г

Пример 2. Определить массовую долю (%) компонентов газовой смеси по следующим данным:

Решение. Расчеты проводим по методу внутренней нормализа­ции, согласно которому

ω= S_i∙k_i∙100/ΣS_i∙k_{i ,}

где ω - массовая доля i-ro компонента в смеси, %;

S_i- площадь пика i- го компонента;

k_i - поправочный коэффициент, определяемый чувствитель­ностью детектора хроматографа к i-тому компоненту.

Найдем приведенную суммарную площадь пиков:

∑S_ik_i=175 0,68 + 203 0,60 + 182 0,69 + 350,85 = 412,4.

Отсюда массовая доля (%) пропана равна:

ω(пропана) = 175∙0,68∙100/412,4 = 28,6 %

Аналогично находим массовые доли (%) остальных компонентов смеси: ώ(бутана) = 33,46 %, ώ (пентана) = 30,46 %, ώ (циклогексана) =7,22 %.

При выполнении анализа методом внутреннего стандарта расчет проводят по формуле: ω= S_i∙k_i∙R∙100/S_ст∙k_{ст ,}

где S_ст - площадь пика вещества, введенного в качестве внутреннего стандарта,

k_ст - его поправочный коэффициент;

R - отношение массы внутреннего стандарта к массе анализируемой пробы.

Контрольные задания

91. После разрушения антибиотика белковой природы ферментом трипоином и разделения полученной смеси на хроматографической бумаге системой растворителей бутанол-пиридин-уксусная кислота-вода (15:10:3:12), обнаружены аминокислоты с Rf пятен соответственно: 26; 0,42; 0,49; 0.60; 0,73.

В том же растворителе аминокислоты - свидетели имеют следую­щие значения Rf: аспаргин - 0,65; пролин - 0,33; аланин - 0,46; глицин -0,26; тирозин - 0,73; серии - 0,81.

Определить состав смеси.

Примечание: Одинаковые вещества имеют в одних и тех же условиях разделения одинаковый Rf (коэффициент пробега).

92. Дня определения диоксидифенилметана (DODФМ) в пищевых продуктах использован метод тонкослойной хроматографии. Для стандартных образцов получены следующие результаты

Для построения градуировочного графика использована зависи­мость lgS - lgC. Навеску овошей массой 250 г обработали спиртом, ко­торый упарили до 5,00 см³, затем 0,02 см³ его хроматографировали ме­тодом ТСХ и получили пятно площадью 26,55 мм². Определить концентра­цию DODФМ в овощах (мг/кг).

93. Для хроматографического определения никеля на бумаге, пропитанной раствором диметилглиоксима, приготовили три стандартных раствора. Для этого навеску 0,2040 г NiCl₂∙6Н₂О растворили в мерной кол­бе на 50 см³. Затем из этой колбы взяли 5,0; 10,0; 20,0 см³ и разбавили в колбах на 50 см³.

Построить калибровочный график в координатах h – С_Ni и опреде­лить содержание никеля (мг) в исследуемом растворе, если высота пиков стандартных растворов равна (мм) h₁ =21,0; h₂= 38,5; h₃ = 72,3; высота пика исследуемого раствора h_х = 43,3 мм.

Примечание. Высота пиков пропорциональна количеству вещест­ва

94. Рассчитать состав смеси газов, по данным, полученным при газохроматографическом разделении смеси (в %):

95. Для хроматографического определения никеля на бумаге, пропитанной раствором диметилглиокисма, приготовили три стандартных раствора. Для этого навеску 0,1950 г NiCl₂∙ 6H₂O растворили в мерной кол­бе на 50 см³. Затем из этой колбы взяли 5,0; 10,0; 20,0 см³ и разбавили в колбах на 50 см³. Исследуемый раствор также разбавили в мерной колбе на 50см³.

Построить калибровочный график в координатах h - C_Ni, и определить со­держание никеля (мг) в исследуемом растворе, если высота пиков стан­дартных растворов (мм) равна h₁ = 20,0; h₂ = 35,0; h₃ = 65,0; высота пика исследуемого раствора равна, h_х = 53,0.

96. Рассчитать состав смеси газов по следующим данным, полученным при хроматографическом разделении смеси (в %):

97. Для хроматографического определения никеля на бумаге, про­питанной раствором диметилглиоксима, приготовили три стандартных раствора. Для этого навеску 0,2000 г NiCl₂ ∙Н₂О растворили в мерной колбе на 50 см³. Затем из этой колбы взяли 5,0; 10,0; 20,0 см³ и разбави­ли водой в колбах на 50 см³. Исследуемый раствор также разбавили в мер­ной колбе на 50 см³.

Построить калибровочный график в координатах h - С_Ni и опреде­лить содержание никеля (мг) в исследуемом растворе, если высота пиков стандартных растворов (мм) равна h₁ = 20,5; h₂ = 36,0; h₃ = 66,4, высота пика исследуемого раствора равна, h_х = 33,0.

98. Для определения никеля в ферритах методом бумажной хроматографии на бумаге, пропитанной диметилглиоксимом с водой в качестве растворителя, были получены следующие площади пятен в зависимости oт концентрации никеля:

При анализе феррита навеску его 500 мг растворили в кислоте и разбавили до 25 см³. Пипеткой на хроматографическую бумагу нанесли 0,20 см³ раствора и после хроматогрфического разделения определили площадь пятна, которая оказалась равной 52,5 мм².

Определить содержание никеля в феррите (%).

99. Смесь катионов, содержащаяся в молоке, при разделении в тон­ком слое окиси алюминия с помощью ацетона, содержащего 8 % воды и 8% конц. НСl, дала после проявления K₄ [Fe(CN)₆] пятна со значением Rf : 0,27; 0.56; 0,69 соответственно. Пробы катионов - свидетелей, поме­щенных на ту же пластинку, имеют следующие значения Rf: Ni²⁺ - 0,27; Cu²⁺- 0,44; Са²⁺-0,57; Fe²⁺-0,69.

Определить катионы, входящие в состав молока

100. В первую из серии одинаковых хроматографических колонок (диаметр 0,3 см высота - 10 см), наполненную смесью А1₂О₃ и раствора K₄ [Fe(CN)₆], внесли 0,5 см³ пробы, полученной экстрагированием гречневой крупы.

Во 2-ю колонку было внесено 0,5 см³ контрольного раствора FeCl₃, содержащего 2мг Fe³⁺ в 1 см³. В 4-ю, 5-ю, 6-ю колонки внесено также по 0,5 см³ раствора, содержащего 3, 4, 5 мг в 1 см³ соответственно.

Длина пробега окрашенной зоны составила: в 1-й колонке для пробы - 5 см, во 2-й колонке- 1,5 см; в 3-й - 3 см; в 4-й - 4,5 см; в 5-й - 6,0 см; в 6-й - 7,5 см. •

Определить содержание Fe³⁺ в мг/см³ в экстракте гречневой крупы.

6 Содержание и оформление контрольной работы

6.1 Контрольная работа выполняется на листах формата А4 по ГОСТ 2 301-68. Текст может быть выполнен рукописно или с помощью средств компьютерной техники. Рукописный текст может быть записан на одной стороне листа формата А4 с высотой прописных букв не более 10 мм. Текст следует размещать, соблюдая размеры полей:

правое – 15 мм;

левое – 30 мм;

верхнее – 15 мм;

нижнее – 25 мм.

При оформлении текста заголовков, иллюстраций, таблиц и приложений следует руководствоваться требованиями ГОСТ Р 1.5-2002, ГОСТ 2.105-95, используя стандартную технологию, а при ее отсутствии – принятую в технической литературе.

Применяемые наименования величин в выполненном задании должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.417-2003 и ОК 015-94.

Листы контрольной работы нумеруют арабскими цифрами. Номер листа проставляют на нижнем поле листа справа. На титульном листе номер листа не прставляют.

Оформление иллюстраций в форме графиков выполняют Р 50-77-88.

6.2 Требования к структуре и содержанию контрольной работы:

- содержание задачи записывают строчными буквами;

- основная часть состоит из разделов «Дано», «Решение», приводятся химические уравнения реакций, формулы, расчеты, др.;

- список использованных источников литературы по ГОСТ 7.1-2002.

7 Темы лабораторных работ

1. Проверка емкости пипетки. Определение объемного соотношения кислоты и щелочи. Целью работ является освоить основные приемы анализа – взвешивание на аналитических весах и титрование.

2. Приготовление рабочего раствора щелочи. Ознакомление со способами выражения концентрации и приготовления растворов заданной концентрации.

3. Определение содержания органической кислоты в техническом образце. Освоение выполнения анализа.

4. Освоение физико-химическими методами анализа (оптических, потенциометрических, хроматографических).

Литература: [ 5 с. 3 - 22 ].

.

8 Вопросы для подготовки к зачету

1. Предмет «Аналитическая химия и физико- химические методы анализа». Качественный и количественный анализ. Понятие «Аналитический сигнал».

2. Титриметрия. Химические реакции, используемые в титриметрии. Требования, предъявляемые к ним. Построение кривой титрования, Выбор индикатора.

3. Правило эквивалентности.

4. Формы выражения концентрации. Пример. Вычисления.

5. Способы приготовления растворов. Установочные вещества. Необходимые расчеты и вычисления концентрации приготовленных растворов.

6. Виды титрования (прямое, обратное и титрование заместителя). Примеры. Уравнения химических реакций. Соотношение эквивалентов реагирующих веществ.

7. Расчет содержания определяемого вещества по результатам титрования.

8. Гравиметрия (весовой анализ). Произведение растворимости. Факторы, влияющие на растворимость, выбор осадителя. Техника выполнения анализа.

9. Форма осаждения, весовая форма, определяемая форма. Фактор пересчета или аналитический множитель. Вычисление содержания определяемого вещества.

10. Физико-химические методы анализа (определение, природа

аналитического сигнала, применение).

Сущность электрохимических методов анализа

(потенциометрии, кондуктометрии, кулонометрии).

Теоретические основы потенциометрии (уравнение

Нернста, система электродов). Сущность прямой и

косвенной потенциометрии (потенциометрического

титрования).

1. Оптические (спектральные) методы анализа, их сущность,

классификация. Фотометрический анализ. Основной закон

фотометрии. Варианты количественного анализа в

фотометрии.

1. Хроматографические методы анализа, их сущность,

классификация. Основы качественного и количественного

анализа в распределительной хроматографии

(тонкослойной, бумажной, газо-жидкостной). Понятие об

ионообменной хроматографии (иониты, обменная емкость

ионита).

Список рекомендуемой литературы

1. Васильев Б.П. Аналитическая химия [Текст]: учебник для хим.-технол. спец. вузов – М.: Высшая школа, 1989 – 1,2 часть – 320 с.; 16 см.- Библиогр.: с 307.- 40000 экз. – ISBN 5-06-000066-4.

2. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии [Текст]: учебник для вузов –М.: Высшая школа, 2000. – кн 1,2 – 380 с.; - Библиогр.: с.324-344.- 10000 экз. - – ISBN 5-06-003559-Х.

3. Крешков А.П. Основы аналитической химии [Текст]: учебник для хим.-технол. спец. вузов – Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: Химия 1977. кн 1,2,3 – 658 с. - Библиограф. в конце глав. – 80000 экз.

4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.– М.: Химия, 1989,- 446 с.; 21 см. – 50000 экз. – ISBN 5- 7245-0000-0.

5. Рувинский О. Е ., В.Н.Сирко. Титриметрия. Методические указания по количественному анализу для студентов технологических специальностей всех форм обучения, О.Е.Рувинский,В.Н.Сирко,- Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1994.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Составители: Макарова Людмила Михайловна

Ильина Лариса Федоровна

Шарудина Светлана Яковлевна

Компьютерная верстка Макарова Л.М.

Подписано в печать Формат 60х84х16

Бумага офсетная Офсетная печать

Печ.л. 2.1 Изд.№ 212

Усл. печ. л. 2.15 Тираж150 экз.

Уч.-изд.л. 1.5 Заказ №

Цена р.

Изд. КубГТУ: 350072, Краснодар, ул. Московская, 2, кор.А.

Типография КубГТУ: 350058, Краснодар, ул. Старокубанская,88⁄4

36

Характеристики

Список файлов книги