У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Тульский государственный университет Кафедра химии Утверждаю

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-05

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 28.4.2025

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра химии

Утверждаю

                                                         Декан естественно-научного факультета

                                                            _____________________ В.А. Алферов

                                                             «_____»  _________________  20____г.

СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

к лабораторным работам

по дисциплине

«Аналитическая химия и

физико-химические методы анализа»

Направление подготовки: 020400 Биология

Профиль подготовки: Биохимия

Форма обучения: очная

Тула   2011 г.


Методические указания к лабораторным работам составлены доцентом кафедры химии, к.х.н Роговой Т.В., доцентом кафедры химии, к.х.н. Морозовой Н.А., доцентом кафедры химии, к.х.н. Арляповым В.А.

и обсуждены на объединенном заседании кафедр химии и биотехнологии ЕН факультета,

протокол № ___ от _________ 2011г.

Зав. кафедрой химии _______________ В.А.Алферов

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены

на объединенном заседании кафедр химии и биотехнологии ЕН факультета,

протокол № ___ от _________ 2011г.

Зав. кафедрой химии _______________ В.А.Алферов


Содержание


Химические методы анализа


  1.  Капельный анализ неорганических веществ
    1.  Цель и задачи работы

Овладеть приемами выполнения качественных аналитических реакций капельным способом. Освоить методику дробного качественного анализа, обнаружения катионов и анионов в многокомпонентных средах с помощью специфических реакций. Произвести анализ объекта неизвестного состава.

  1.  Программа работы
    1.  Предварительная подготовка пробы
      1.  Анализ твердых объектов

Пробу измельчают в мельнице или растиранием в ступке. Берут навеску 0,1-0,5 г и растворяют в соответствующем, в зависимости от предполагаемого химического состава, растворителе (вода, растворы кислот и щелочей).

  1.  Анализ металлов и сплавов (безстружковый метод)

На очищенную поверхность образца помещают 2-3 капли азотной кислоты (1:1). После прекращения реакции, образовавшийся на поверхности металла раствор разбавляют дистиллированной водой (2-3 капли) и переносят с помощью капилляра или пипетки в микропробирку. Операцию повторяют 2-3 раза. Собранный раствор подвергают непосредственно анализу.

  1.  Анализ жидких сред

В зависимости от компонентного состава пробы, при необходимости, по специальным методикам проводят операции маскирования, осаждения и отделения органических соединений и отдельных ионов, мешающих анализу, или выделения открываемых ионов.

  1.  Выполнение реакций обнаружения катионов

Оборудование и реактивы.

  1.  Предметные стекла;
  2.  Микропробирки;
  3.  Пипетки;
  4.  Беззольные бумажные фильтры;
  5.  Универсальная индикаторная бумага;
  6.  Растворы индивидуальных катионов и анионов, 0,01 моль/дм3;
    1.  Обнаружение ионов

а) На ализариновую бумагу наносят каплю анализируемого раствора и выдерживают в парах аммиака до окрашивания пятна в фиолетовый цвет. При большом содержании алюминия красное окрашивание появляется сразу. Если содержание алюминия мало, то бумагу следует высушить в печи. Фиолетовая окраска ализарината алюминия исчезает, поскольку последний распадается на аммиак и желтый ализарин; при этом красный алюминиевый лак становится заметнее.

Предел обнаружения: 0,15 мкг.

Реагент: Ализариновая бумага. Беззольный фильтр погружают в насыщенный этанольный раствор ализарина, высушивают и хранят в закрытом сосуде.

Обнаружению алюминия мешают железо, уран, хром и марганец. Мешающее влияние этих элементов можно устранить осаждением гексацианоферратом (II) калия.

б) Анализируемый раствор подщелачивают до растворения первоначально выпавшего осадка. Каплю его переносят на фильтровальную бумагу и последовательно обрабатывают каплей раствора ализарина красного С и каплей уксусной кислоты. Образуется красно-фиолетовый алюминиевый лак.

Предел обнаружения: 0,67 мкг.

Реагент: Ализарин красный С (натриевая соль ализаринсульфокислоты), водный раствор = 0,1 % (масс).

  1.  Обнаружение ионов

а) На предметном стекле смешивают каплю анализируемого раствора с каплей серной кислоты и через 1 минуту добавляют каплю раствора перекиси водорода. В зависимости от содержания ванадия раствор приобретает от бледной коричнево-розовой до кроваво-красной окраски.

Предел обнаружения: 2,5 мкг.

Реагенты: серная кислота, водный раствор = 20% (масс), перекись водорода, водный раствор = 1% (масс).

Для устранения мешающего влияния  и  добавляют раствор  или , связывающий эти катионы в комплексы  и  соответственно.

б) На фильтровальную бумагу наносят каплю анализируемого раствора и реагента. В присутствии  проявляется чистое голубое окрашивание.

Предел обнаружения: 0,05 мкг.

Реагент: Сульфосалициловая кислота, раствор в 80% (масс) фосфорной кислоте,  = 2% (масс).

Обнаружению мешают .

в) В микропробирке к анализируемому раствору добавляют каплю реагента. В присутствии  раствор окрашивается в глубокий синий цвет и флуоресцирует красным светом при УФ облучении.

Предел обнаружения: 1 мкг.

Реагент: Резорцин, раствор в 80% (масс) фосфорной кислоте,  = 0,1%  (масс).

В присутствии бихроматов раствор окрашивается в фиолетовый цвет, но не флуоресцирует.

  1.  Обнаружение ионов

На предметном стекле смешивают каплю анализируемого раствора с каплей первого реагента а затем с каплей второго реагента. Коричневый или оранжевый осадок указывает на присутствие висмута.

Предел обнаружения: 0,05 мкг.

Реагенты: роданид аммония, водный раствор,  = 60% (масс); нитрат свинца, водный раствор, С = 0,2 .

Должны отсутствовать сульфиды, иодиды, бромиды, сульфаты, хлориды. Мешают соли .

  1.  Обнаружение ионов

а) Одну-две капли анализируемого раствора смешивают на предметном стекле с тремя-пятью каплями реагента. В присутствии вольфрама раствор окрашивается в синий цвет или образуется синий осадок.

Предел обнаружения: 5 мкг.

Реагент: хлорид олова (II), раствор в концентрированной хлороводородной кислоте,  = 25 % (масс).

б) (В присутствии молибдена). На фильтровальную бумагу наносят каплю соляной кислоты (1:10) и затем в центр влажного пятна помещают каплю анализируемого раствора. Появляется ярко-желтое пятно трехокиси вольфрама. Если теперь пятно обработать последовательно реагентами I и II то образуется синее пятно оксидов вольфрама низших степеней окисления, окруженное красным кольцом . Последнее можно обесцветить концентрированной хлороводородной кислотой.

Предел обнаружения: 4 мкг.

Реагенты: роданид калия, водный раствор,  = 10% (масс); хлорид олова (II), раствор в 2М хлороводородной кислоте,  = 5% (масс).

  1.  Обнаружение ионов

К капле анализируемого раствора (предварительно восстановленного, если это необходимо, аскорбиновой кислотой) добавляют кристаллик винной кислоты, затем каплю реагента и немного аммиака (можно выдерживать в парах). В зависимости от содержания железа появляется более или менее интенсивное красное окрашивание. При стоянии на воздухе окраска исчезает вследствие окисления комплекса железа (II).

Предел обнаружения: 0,4 мкг.

Реагент: диметилглиоксим, раствор в этаноле,  = 1% масс.

Обнаружению мешают ионы никеля.

  1.  Обнаружение ионов

а) Реакцию можно выполнить как на фильтровальной бумаге, так и на предметном стекле при смешивании капли анализируемого раствора и реагента.

Предел обнаружения: 0,1 мкг (на бумаге), 0,05 мкг (на стекле).

Реагент: гексацианоферрат (II) калия, водный раствор,  = 5% (масс).

Обнаружению мешают большое число ионов металлов, которые дают окрашенные осадки с реагентом, и анионы, образующие комплексы с ионами железа (III) (фторид-, оксалат- и др. ионы).

б) На предметном стекле смешивают каплю кислого анализируемого раствора с каплей реагента. В присутствии железа (III) появляется более или менее глубокое красное окрашивание.

Предел обнаружения: 0,25 мкг.

Реагент: роданид калия, водный раствор,  = 1% (масс).

Соли кобальта, никеля, хрома, меди и соединения, образующие комплексы с железом (III) (фосфаты, арсенаты, оксалаты, тартраты, фториды и др.) понижают предел обнаружения.

  1.  Обнаружение ионов

На предметном стекле к нескольким сотым грамма кристаллического тиосульфата натрия приливают каплю анализируемого раствора. В зависимости от количества присутствующего кобальта сразу или через несколько минут появляется более или менее интенсивное голубое окрашивание. Реакция ускоряется при добавлении капли этанола.

Предел обнаружения: 8 мкг.

  1.  Обнаружение ионов

Анализируемый раствор предварительно упаривают с серной кислотой для удаления летучих кислот и аммиака. Каплю (0,005 см3) водного раствора остатка и каплю аммиака помещают на фенолфталеиновую бумагу и высушивают. При смачивании водой бумага становится розовой в месте нанесения анализируемого раствора.

Предел обнаружения: 6 мкг.

Реагент: фенолфталеиновая бумага (беззольный фильтр пропитывают 10%-ным (масс) раствором фенолфталеина в этаноле и высушивают).

  1.  Обнаружение ионов

а) На фильтровальную бумагу наносят каплю реагента и затем каплю анализируемого раствора. В присутствии марганца появляется темное пятно, которое при последующем нагревании становится более отчетливым. Если присутствуют малые количества марганца, необходимо выполнение холостого опыта.

Предел обнаружения: 0,05 мкг.

Реагент: аммиачный раствор серебра. К насыщенному раствору нитрата серебра добавляют концентрированный аммиак до растворения первоначально образовавшегося осадка. Затем добавляют равный объём аммиака.

Обнаружению не мешают ионы , , , , , , , , .

б) Анализируемый раствор упаривают с  Каплю остатка наносят на фильтровальную бумагу, высушивают и облучают УФ-светом с длиной волны 365,7 нм. Желтое люминесцентное свечение указывает на присутствие .

Предел обнаружения: 0,0001 мкг.

Обнаружению мешают ионы  и

Рубиново-красная люминесценция наблюдается при высушивании раствора  с гидрофосфатом натрия.

Предел обнаружения: 5 мкг.

  1.  Обнаружение ионов

а) На фильтровальную бумагу последовательно наносят реагенты 1 и 2, высушивают, затем наносят каплю анализируемого раствора. В присутствии  появляется коричневое пятно.

Предел обнаружения: 0,05 мкг.

Реагенты: гексацианоферрат (II) калия, водный раствор,  = 5% (масс); сульфат цинка, водный раствор, = 10% (масс).

Определению мешают ионы  и .

б) На фильтровальную бумагу последовательно наносят реагент, каплю 2 М раствора щелочи и каплю анализируемого раствора. В присутствии ионов  появляется коричневое пятно.

Предел обнаружения: 0,005 мкг.

Реагент: резорцин, водный раствор,  = 1% (масс).

Обнаружению мешают ионы серебра.

  1.  Обнаружение ионов  (в присутствии вольфрама)

На фильтровальную бумагу наносят каплю соляной кислоты (1:10) и затем в центр влажного пятна помещают каплю анализируемого раствора. Появляется ярко-желтое пятно триоксида вольфрама.

Если теперь пятно обработать последовательно реагентами (роданидом калия и хлоридом олова (II)), то образуется синее пятно оксидов вольфрама низших степеней окисления, окруженное красным кольцом . Последнее можно обесцветить концентрированной хлороводородной кислотой.

Предел обнаружения: 4 мкг.

Реагенты: роданид калия, водный раствор,  = 10% (масс); хлорид олова (II), раствор в 2М хлороводородной кислоте,  = 5% (масс).

  1.  Обнаружение ионов

а) В присутствии солей . На предметное стекло наносят последовательно каплю анализируемого раствора, каплю первого реагента, две капли второго реагента, каплю третьего реагента. Образование красного осадка на поверхности и по краям жидкости указывает на присутствие никеля.

Предел обнаружения: 0,5 мкг. при 100-кратном избытке ионов .

Реагенты: тартрат натрия, насыщенный раствор; карбонат натрия, насыщенный раствор; диметилглиоксим, этанольный раствор,  = 1% (масс).

б) В присутствии солей кобальта (II) и марганца (II). На фильтровальную бумагу, пропитанную раствором диметилглиоксима, наносят каплю анализируемого раствора. Затем ее погружают в разбавленный аммиак, где осторожно приводят в движение. Окрашенные диметилглиоксиматы сопутствующих металлов растворяются и на бумаге остается красное пятно диметилглиоксимата никеля.

Предел обнаружения: 0,8 мкг при 1250-кратном избытке . 1,7 мкг при 590-кратном избытке .

  1.  Обнаружение ионов

На предметное стекло наносят каплю анализируемого раствора и каплю 1% (масс) раствора хлорида железа (III). Далее по методике п. 1.2.2.5.

Предел обнаружения: 0,4 мкг.

  1.  Обнаружение ионов

На фильтровальную бумагу наносят каплю анализируемого раствора, добавляют каплю реагента и каплю анилина. Черное или коричневое окрашивание указывает на присутствие ртути.

Предел обнаружения: 1 мкг.

Реагент: хлорид олова (II), свежеприготовленный водный раствор,  = 2-5%(масс).

  1.  Обнаружение ионов

На фильтровальную бумагу наносят каплю анализируемого раствора и последовательно обрабатывают 2 М раствором щелочи и бромной водой. Когда последняя капля полностью поглотится бумагой, добавляют две капли раствора аммиака (1:1), дают ему возможность пропитать бумагу, а избыток аммиака удаляют помахиванием бумаги над слабым пламенем. Затем добавляют второй реагент, и в соответствии с количеством свинца, которое присутствует, образуется пятно, имеющее окраску от светло- до глубоко-синей.

Предел обнаружения: 1 мкг.

Реагенты: насыщенная бромная вода (насыщенный водный раствор брома); бензидин, 5% (масс) раствор в 25% (масс) уксусной кислоте.

Обнаружению мешают соли церия, марганца, висмута, кобальта, никеля, серебра и таллия. Для устранения мешающего влияния реакцию на свинец следует выполнять в щелочной вытяжке.

  1.  Обнаружение ионов

а) К капле соляно- или сернокислого анализируемого раствора на предметном стекле добавляют каплю 3% масс раствора перекиси водорода. В зависимости от концентрации титана раствор окрашивается в более или менее интенсивный желтый цвет.

Предел обнаружения: 2 мкг. Используя катионообменную смолу предел обнаружения можно снизить до 0,25 мкг.

Обнаружению мешают хроматы, ванадаты, молибдаты. Ионы железа можно маскировать фосфорной кислотой или фтор идами.

б) Каплю анализируемого раствора в микропробирке обрабатывают реагентом и добавляют к раствору кусочек металлического цинка. В присутствии титана раствор изменяет окраску с желтой на зеленую.

Предел обнаружения: 0,5 мкг.

Реагент: ализарин красный С, 0,1 %(масс) раствор.

Определению не мешают соли железа, хрома, марганца.

  1.  Обнаружение ионов

На предметном стекле смешивают каплю анализируемого раствора с каплей аммиака и каплей реагента. В присутствии цинка раствор окрашивается в голубой цвет.

Предел обнаружения: 2 мкг.

Реагент: резорцин, этанольный раствор,  = 1% (масс).

  1.  Выполнение реакций обнаружения анионов
    1.  Обнаружение карбонатов.

Рис.1.1. Устройство для определения CO2 и летучих кислот.

1 пробка; 2 пробирка; 3 стеклянная палочка с шариком; 4 анализируемый раствор.

Одну-две капли анализируемого раствора или кусочек твёрдого вещества обрабатывают в приборе тремя каплями 1 М серной кислоты. Шарик пробки опускают в реагент и устанавливают на место. Капля реагента на шарике обесцвечивается немедленно или через короткое время в зависимости от количества выделяющегося оксида углерода (IV). Чтобы избежать неправильных выводов вследствие влияния углекислого газа воздуха, необходимо параллельно проводить холостой опыт в таком же приборе.

Предел обнаружения: 4 мкг.

Реагент: смешивают 1 см3 0,05 М раствора карбоната натрия с 2 см3 0,5% (масс) этанольного раствора фенолфталеина и доводят до 10 см3 дистиллированной водой.

Обнаружению мешают летучие кислоты, влияние которых устраняется по специальным методикам.

  1.  Обнаружение нитратов

На предметное стекло вместе с каплей анализируемого раствора помещают кристаллик сульфата железа (II). Добавляют каплю концентрированной серной кислоты так, чтобы она стекала сбоку. В присутствии нитратов вокруг кристаллика образуется коричневое кольцо.

Предел обнаружения: 2,5 мкг.

Обнаружению мешают нитриты, иодиды, бромиды, циан иды, цианоферраты, хроматы, сульфиты, тиосульфаты, иодаты и др.

  1.  Обнаружение ортофосфатов

На фильтровальную бумагу наносят каплю анализируемого раствора и высушивают. Затем бумагу погружают или опрыскивают реагентом I и через 30 с реагентом II. Фосфаты образуют синее пятно.

Предел обнаружения: 0,1 мкг.

Реагенты: метилвиолет, водный раствор,  = 1% (масс); в 150 см3 растворяют 12 г молибдата аммония и подкисляют 35 см3 10 М раствором хлороводородной кислоты.

  1.  Обнаружение силикатов

На фильтровальную бумагу помещают каплю анализируемого раствора и каплю первого реагента. Затем к раствору добавляют каплю второго реагента, после чего бумагу некоторое время держат над аммиаком. Появление голубого окрашивания свидетельствует о присутствии в растворе кремниевой кислоты.

Предел обнаружения: 1 мкг.

Реагенты: в 150 см растворяют 12 г молибдата аммония и подкисляют 35 см3 10 М раствором хлороводородной кислоты; бензидин, водный раствор,  = 0,1% (масс).

Обнаружению мешают фосфаты.

  1.  Обнаружение сульфидов

К 1-2 каплям анализируемого раствора, помещенным на предметное стекло добавляют 2-3 капли реагента. В присутствии сульфидов выпадает черный осадок сульфида свинца.

Предел обнаружения: 1,8 мкг.

Регент: ацетат свинца, водный раствор, С=1 моль/дм3.

Обнаружению мешают ионы, образующие со свинцом нерастворимые соли.

  1.  Обнаружение сульфатов

На предметном стекле смешивают три капли анализируемого раствора с каплей насыщенного раствора перманганата калия. Каплю полученной смеси наносят на фильтровальную бумагу, пропитанную хлоридом бария, и выдерживают ее 7-8 мин над печью при 70-80o С. Избыток хлорида бария удаляют промыванием в воде в течение 1 мин. Бумагу помещают в 1 М раствор щавелевой кислоты для разрушения  и . Если в анализируемом растворе присутствует сульфат — ион, то на бумаге остается яркое фиолетовое пятно.

Предел обнаружения: 2,5 мкг.

Реагент: бумага, пропитанная 0,5 М раствором хлорида бария и высушенная.

Обнаружению мешают сульфид-, сульфит-, роданид-, селенат- и селенит-ионы.

  1.  Обнаружение хлоридов

Используется прибор (рис.1.1). Несколько крупинок образца помещают в пробирку прибора или же каплю испытуемого раствора выпаривают в ней. Затем добавляют две капли концентрированной азотной кислоты. На стеклянный шарик пробки наносят реагент и закрывают пробирку. Прибор нагревают на асбестовой сетке до появления первых пузырьков. При малых количествах хлорид-ионов, чтобы увидеть помутнение реагента, каплю переносят на черную фарфоровую пластинку.

Предел обнаружения: 1 мкг хлороводородной кислоты.

Реагент: нитрат серебра, водный раствор, С = 0,1 моль/дм3.

Обнаружению мешают иодиды и бромиды.

Результаты работ 1.2.2, 1.2.3 и анализ объекта неизвестного состава вносят в таблицу 1.1:

Результаты обнаружения неорганических ионов.

 Таблица 1.1

№ п/п

Обнаруживаемый ион

Реагент

Внешний эффект

Вывод

Стандартный раствор

Анализ

  1.  Вопросы для самоподготовки
  2.  В чем принципиальное отличие дробного метода анализа от систематического? Каковы преимущества и недостатки методов друг перед другом?
  3.  Какой метод, дробный или систематический, следует применить при обнаружении нескольких ионов в смеси, состав которой приблизительно известен?
  4.  Назовите критерии оценки аналитических реакций.
  5.  Какие реакции называются общими, специфическими, частными?
  6.  Дайте определения понятиям "качественная реакция", "селективность реакции", "предел обнаружения".
  7.  Назовите признаки по которым классифицируются аналитические реакции.
  8.  Какова аналитическая классификация катионов по сероводородному методу анализа?
  9.  На чем основано деление катионов и анионов на аналитические группы в систематическом анализе?
  10.  Что такое групповой реагент? Каким требованиям он должен отвечать? Как проверить полноту осаждения ионов?
  11.  Каков порядок осаждения катионов в систематическом ходе анализа? Почему анализ начинают с обнаружения иона ?
  12.  Назовите групповые реагенты аналитических групп по сероводородному методу.
  13.  Что такое маскирование ионов? В каких случаях эта операция применяется?
  14.  Какие методы и способы группового и селективного разделения ионов вы знаете?
  15.  Вычислите  раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,005 моль/дм3 (считая кислоту сильной по обеим степеням диссоциации).
  16.  Рассчитайте молярную концентрацию ионов  в растворе с .
  17.  Вычислите  раствора, содержащего в 1 дм3 0,2 г гидроксида натрия.
  18.  Рассчитайте  0,1 моль/дм3 раствора уксусной кислоты.
  19.  Рассчитайте  0,01 моль/дм3 раствора гидроксида аммония.
  20.  Рассчитайте константу гидролиза, степень гидролиза и  0,1 моль/дм3 раствора роданида аммония. Какие факторы усиливают и какие подавляют гидролиз?
  21.  Вычислите  ацетатной буферной смеси, содержащей по 0,1 моль/дм3 уксусной кислоты и ацетата натрия. Для чего применяются буферные растворы? Что такое буферная емкость?
  22.  Как изменится  аммонийной буферной смеси, содержащей по 0,1 моль в 1 дм3 гидроксида и хлорида аммония, при добавлении к 1 дм3 смеси 0,01 моль соляной кислоты.
  23.  Вычислите произведение растворимости гидроксида магния, если его растворимость в 1 дм3 воды равна 0,0120 г.
  24.  Вычислите растворимость хлорида свинца в воде, если ПР = .
  25.  Выпадет ли осадок, если смешать 30 см 0,003 моль/дм3 раствора хромата калия и 20 см3 0,0002 моль/дм3 раствора нитрата серебра? (ПР = ).


  1.  Гравиметрия (весовой анализ)
    1.  Цель и задачи работы

Усвоение принципов гравиметрического анализа, его теории и практики. Отработка навыков проведения определений элементов и веществ, технологии выполнения отдельных операций: осаждение, декантация, фильтрование, сушка, прокаливание, взвешивание и др. Изучение условий применения различных реагентов — осадителей. Выполнение контрольного определения (анализ раствора вещества неизвестной концентрации).

  1.  Программа работы

Приборы и реактивы.

  1.  Муфельная печь;
  2.  Технохимические весы;
  3.  Аналитические весы;
  4.  Водяная баня;
  5.  Эксикатор;
  6.  Стеклянные палочки;
  7.  Стеклянные воронки;
  8.  Фарфоровые тигли;
  9.  Стеклянные фильтры № 3-20;
  10.  Щипцы тигельные;
  11.  Термостат;
  12.  Химические стаканы вместимостью 100, 200 и 250 см3;
  13.  Мерный цилиндр вместимостью 100 см3;
  14.  Пипетки;
  15.  Колба Бунзена;
  16.  Водоструйный или вакуумный насос;
  17.  Беззольные фильтры «синяя лента», «красная лента»;
  18.  Хлорид бария, водный раствор, С = 3 моль/дм3;
  19.  Хлороводородная кислота, водный раствор, С = 6 моль/дм3 и С = 2 моль/дм3;
  20.  Гидроксид аммония, водный раствор,  = 10% (масс.) и С = 2 моль/дм3;
  21.  Нитрат аммония, водный раствор,  = 2% (масс);
  22.  Азотная кислота, концентрированная;
  23.  Диметилглиоксим динатриевая соль, водный раствор,  = 1% (масс);
  24.  Йод, водно-спиртовой раствор, С = 0.025 моль/дм3;
  25.  Карбонат натрия, водный раствор,С = 1 моль/дм3;
  26.  Уксусная кислота концентрированная и водный раствор,  = 20% (масс),  = 5% (масс);
  27.  Пероксид водорода, водный раствор,  = 30% (масс);
  28.  Гидроксид натрия, водный раствор, С = 2 моль/дм3;
  29.  Нитрон, раствор в 5%-ной уксусной кислоте, С = 0,1 моль/дм3;
  30.  -Нитрозо--нафтола (свежеприготовленный раствор). Растворяют 8 г -нитрозо--нафтола в 300 см3 концентрированной уксусной кислоты и разбавляют до 500 см3 дистиллированной водой.
    1.  Определение сульфатов

Основано на осаждении сульфат-ионов в виде кристаллического белого осадка  и получении гравиметрической формы  прокаливанием:

  

Данным методом определяют сульфатную серу, а также свободную, пиритную и сульфидную, предварительно окислив их до сульфатной.

Ход работы.

Навеску сульфата (или аликвотную часть анализируемого раствора) переносят в химический стакан вместимостью 200-250 см3 и приливают 100 см3 дистиллированной воды. К полученному раствору добавляют 2 см3 6 М раствора  и нагревают почти до кипения на газовой горелке. В химический стакан вместимостью 100 см3 помещают 50 см3 дистиллированной воды и 6 см3 3 М раствора , нагревают почти до кипения на газовой горелке. Затем осторожно, по каплям, при постоянном перемешивании стеклянной палочкой, приливают нагретый раствор хлорида бария к горячему раствору сульфата, при этом палочка не должна касаться стенок стакана. Стакан с образовавшимся осадком ставят на кипящую водяную баню. Как только осадок осядет и жидкость над ним просветлеет, проводят проверку полноты осаждения сульфата бария. Для этого к раствору над осадком приливают 2-3 капли горячего раствора  осторожно, не взмучивая осадка. Если при этом не наблюдается помутнения раствора, полнота осаждения достигнута, в противном случае приливают еще 1 см3  дают осадку осесть и снова проверяют полноту осаждения.

Затем стакан ставят на кипящую водяную баню на 2-3 часа для созревания осадка, после чего осадок фильтруют и промывают. Для фильтрования применяют бумажный беззольный фильтр «синяя лента». Промывная жидкость — дистиллированная вода, подкисленная 6 М раствором  (8-10 капель на 100 см3 воды). Подсушивание, озоление фильтра и прокаливание осадка (600-800 С).

Осаждению сульфат-ионов в виде  мешают анионы  и другие, образующие осадки соответствующих кислот при подкислении раствора. Осаждению мешают также ионы  и другие, соосаждаемые с . Мешающие ионы должны быть предварительно удалены из анализируемого раствора.

Массу сульфат-ионов в пробе рассчитывают по формуле

где  – масса гравиметрической (весовой) формы, г;

– гравиметрический фактор.

Содержание отделяемого вещества (г/дм3, моль/дм3, % масс и другие) устанавливают расчетом в соответствующей концентрации.

Результаты трех параллельных определений оформляют в таблицу 2.1 и делают их математическую обработку.

Результаты гравиметрического определения сульфатов.

Таблица 2.1.

№ опыта

Масса, г

Содержание (в соответствующих единицах)

Тигель или стеклянный фильтр

Гравиметрическая форма

Определяемое вещество

С гравиметрической формой

Пустой

  1.  Определение железа

Основано на осаждении железа (III) в виде аморфного, коричневого осадка  и получении гравиметрической формы  прокаливанием:

.

Ход работы.

Навеску образца, содержащего  (или аликвотную часть анализируемого раствора), переносят в стакан вместимостью 100 см3, подкисляют 2-3 каплями концентрированной  для окисления -ионов, возможно содержащихся в растворе, и для предотвращения гидролиза  и нагревают на кипящей водяной бане до 70-800 С. К горячему раствору при постоянном перемешивании приливают 10%-й водный раствор аммиака до появления устойчивого запаха аммиака, после чего к раствору с осадком приливают 100 см3 горячей дистиллированной воды и ставят на кипящую водяную баню. После осаждения осадка, его фильтруют через бумажный беззольный фильтр «красная лента».

Осадок на фильтре промывают горячим 2%-м раствором нитрата аммония. Промывание заканчивают, когда проба на полноту промывания дает отрицательную реакцию на анион (например, при анализе хлорида железа (III) проба должна дать отрицательный результат на содержание -ионов при добавлении к капле фильтрата капли  и капли ). Промытый и подсушенный осадок озоляют и прокаливают в тигле при 1000—12000 С.

Осаждению  мешают катионы, осаждаемые водным раствором аммиака в виде гидроксидов  и др., а также анионы, которые в аммиачной среде образуют осадки с катионами, присутствующими в анализируемом растворе  и др., осаждению мешают также катионы, соосаждаемые , и ионы, образующие комплексные соединения с  и др.. Все эти мешающие ионы перед проведением анализа должны быть удалены.

Расчет и оформление результатов анализа см. п. 2.2.1.

  1.  Определение никеля

Диметилглиоксим с ионами никеля (II) образует в аммиачной среде малорастворимый осадок диметилглиoксимата никеля ярко-розового цвета:

  

Ход работы.

Раствор, содержащий не более 30 мг никеля, разбавляют водой до 100 мл, подкисляют 2 М раствором  до слабокислой реакции, нагревают до 80С и добавляют раствор реагента в небольшом избытке. Необходимо добавить 5 см3 реактива приблизительно на каждые 10 мг никеля, однако это соотношение должно быть увеличено, если в растворе присутствуют  и , образующие в этих условиях устойчивые хелаты. Затем добавляют 2 М раствор аммиака до появления запаха и продолжают нагревать на водяной бане не более 1 ч. Не следует проводить длительного нагревания при доступе воздуха, так как в этих условиях может образоваться нерастворимый хелат никеля. После проверки полноты осаждения, осадок пропускают через стеклянный фильтр и промывают теплой водой до исчезновения ионов  в промывных водах. Стеклянный фильтр с осадком сушат в термостате при 110-120 С до постоянной массы и взвешивают.

Расчет и оформление результатов анализа см. п. 2.2.1.

  1.  Вопросы для самоподготовки
  2.  Какие требования предъявляются к осаждаемой и гравиметрической формам?
  3.  От каких факторов зависят размер и число частиц остатка.
  4.  Какие требования предъявляются к осадителю в гравиметрическом анализе.
  5.  Как влияют на растворимость осадка  присутствие одноименных с осадком ионов,  среды, ионная сила раствора, конкурирующие реакции комплексообразования?
  6.  Какими причинами обусловлено загрязнение кристаллических и аморфных осадков?
  7.  Обоснуйте условия осаждения кристаллических и аморфных осадков.
  8.  Какими преимуществами обладают органические осадители перед неорганическими? Какие органические осадители вы знаете?
  9.  Предложите и обоснуйте состав промывной жидкости для промывания осадков:
  10.  Какие фильтры применяют в гравиметрии для отделения осаждаемой формы?
  11.  Какой объем 3% раствора 8-гидроксихинолина  следует взять для осаждения алюминия из раствора, содержащего 0,1500 г сульфата алюминия (р = 1 г/мл)?
  12.  Какой объем 4% раствора тетрафинилбората натрия  следует взять для осаждения калия из раствора, содержащего 0,1011 г нитрата калия (ρ = 1 г/мл )?
  13.  Какую массу бензидина  следует взять для осаждения сульфат-ионов в слабокислой среде в виде .· из раствора, содержащего 0,1920 г сульфата натрия?
  14.  Какую навеску технического карбоната кальция, содержащего 80%  следует взять для гравиметрического анализа, если осаждаемая форма , гравиметрическая форма ?
  15.  Чему равны гравиметрические факторы в следующих определениях:

а) ; б) ;

в) ; г) ;

д) ; е) ;

ж) ; з) ;

  1.  Вычислить процентное содержание железа в сплаве, если масса гравиметрической формы  0,8000 г, навеска сплава, взятая для гравиметрического анализа, 0,5600 г.
  2.  Вычислить процентное содержание кремня в чугуне, если из навески чугунных стружек, равной 1,4255 г, в результате гравиметрического анализа получена гравиметрическая форма  массой 0,0420 г.
  3.  Определить процентное содержание калия в навеске гербицида, равной 0,8100 г, если масса гравиметрической формы  равна 3,4780 г.
  4.  Какую навеску органического вещества, содержащего 6% фосфора, следует взять для анализа, если после соответствующей обработки масса гравиметрической формы  равна 0,5000 г?
  5.  Сколько граммов салициловой кислоты  содержалось в растворе, если при определении ее гравиметрическим методом масса гравиметрической формы  равна 0,5780?
  6.  Вычислить процентное содержание хлормицина  в навеске глазной мази, равной 0,5150 г, если после соответствующей обработки масса гравиметрической формы  равна 0,0065 г.
  7.  Вычислить процентное содержание серы в навеске образца угля (влажность образца 1,30%), равной 0,8460 г, если после соответствующей обработки масса гравиметрической формы  равна 0,1025 г.
  8.  Рассчитать содержание алюминия (в г)  в анализируемом растворе, если масса гравиметрической формы  равна 4,5900 г.
  9.  Выпадет ли осадок  при смешении равных объемов 0,2 М раствора  и 0,1 М раствора ? ПРАgCl=1,78·10-10.
  10.  Выпадет ли осадок  при смешении равных объемов 0,1 М раствора  и 0,05 М ? .
  11.  Сколько моль и граммов бария останутся неосажденными при приливании 50 мл 0,1 М раствора серной кислоты к 100 мл 0,1 М хлорида бария?
  12.  Сколько граммов  перейдет в раствор при промывании осадка:
    а) 200 мл воды; б) 200 мл 0,1 М раствора ; в) 200 мл 2,8% водного раствора аммиака (=0,98 г/мл)? .
  13.  Сколько процентов  будет потеряно при промывании навески , равной 0,4200 г: а) 250 мл воды; б) 250 мл 0,1 М ? ПРВаSO4 = 1,1·10-10.
  14.  Вычислить растворимость : а) в воде; б) в 0,1 М растворе ; в) в 0,01 М растворе . ПР AgI=8,3·10-17.
  15.  Вычислить растворимость в 0,001 М растворе : а)  ( = 4,0·10-10;  = 4,5·10-7;  = 4,8·10-11); б)  (ПРAlPO4 = 5,75·10-19); в)  (ПРCa3(PO4)2 = 2,0·10-29;  = 7,1·10-3;  = 6,2·10-8 ;  = 5,0·10-13).
  16.  Вычислить растворимость: а)  в 1М водном растворе аммиака (ПРАgCl = 1,78·10-10; К1=2,1·10-3; К2=1,7·10-7); б)  в 1М растворе  (ПРFePO4 = 1,3·10-22; К1=1,10·10-6 К2=5,49·10-10 ; К3 =5,49·10-13; К4=5,49·10-15; К5=1,03·10-16; К6=1,03·10-16).


  1.  Протолитометрический анализ
    1.  Цель и задачи работы

Закрепление знаний теории протолитических равновесий и титриметрического анализа с применением кислотно-основных реакций. Получение навыков титрования с применением  – индикоторов, проведения расчетов результатов анализа и их обработка. Контрольная задача – определение протолитов и в растворах протолитов и их смесей неизвестной концентрации.

  1.  Программа работы
    1.  Определение уксусной кислоты

Оборудование и реактивы:

Бюретка вместимостью 25 см3;

  1.  Мерные колбы вместимостью 100, 250 и 500 см3 ;
  2.  Колбы для титрования вместимостью 250 см3 ;
  3.  Пипетки Мора на 5, 10, 15, 25 см3;
  4.  Аналитические весы с разновесами;
  5.  Набор ареометров;
  6.  Тетраборат натрия , х.ч. или ч.д.а.;
  7.  Щавелевая кислота , х.ч. или ч.д.а.;
  8.  Хлороводородная кислота концентрированная, х.ч. или ч.д.а.;
  9.  Гидроксид натрия кристаллический, х.ч. или ч.д.а.;
  10.  Уксусная кислота, раствор  = 1 моль/дм3;
  11.  Карбонат натрия, водный раствор,  = 2 моль/дм3;
  12.  Гидрокарбонат натрия, водный раствор,  = 1 моль/дм3;
  13.  Гидроксид натрия, водный раствор,  = 1 моль/дм3;
  14.  Метиловый красный, водно-этанольный раствор,  = 0,1%;
  15.  Метиловый оранжевый, водный раствор, = 0,1%;
  16.  Фенолфталеин, этанольный раствор,  = 0,1%.

Ход работы

  1.  Приготовление первичного стандарта тетрабората натрия C(1/2 Na2B4O7) = 0,1 моль/дм3
  2.  Раствор готовят по точной навеске . Массу навески необходимой для приготовления заданного объема  раствора с заданной концентрацией  рассчитывают по формуле:

 

  1.  Навеску берут в бюксе или стаканчике для взвешивания на аналитических весах.
  2.  Навеску тетрабората натрия количественно переносят водой в мерную колбу заданного объема, приливают горячую дистиллированную воду примерно до половины и растворяют тетраборат натрия перемешиванием. Дают раствору остыть до комнатной температуры, доводят колбу до метки дистиллированной водой. закрывают пробкой и вновь перемешивают.
  3.  По точной массе навески и объему мерной колбы рассчитывают точную концентрацию и титр раствора тетрабората натрия:

 

  1.  Рассчитывают ошибку титрования.
    1.  Приготовление стандартного раствора хлороводородной кислоты C(1/1 HCl) =  0,1 моль/дм3

С помощью ареометра определяют плотность концентрированной кислоты и по справочнику находят процентную концентрацию  хлороводородной кислоты.

  1.  Рассчитывают объем концентрированной кислоты, необходимый для приготовления заданного объема раствора  с заданной концентрацией , по формуле:

 

  1.  Рассчитанный объем концентрированной кислоты отмеряют мерным цилиндром и переносят (под тягой) в мерную колбу. Доводят до метки дистиллированной водой.
  2.  Стандартизацию полученного раствора хлороводородной кислоты проводят по раствору первичного стандарта тетрабората натрия (приготовленного по пункту 3.2.1.1). Для этого аликвотную часть раствора тетрабората натрия титруют приготовленным раствором хлороводородной кислоты в присутствии индикатора метилового красного ( в точке эквивалентности для 0,1 М раствора составляет 5,12;  для метилового красного 5,5) до перехода окраски раствора то желтого до оранжево-желтого.

Проводят не менее 3 определений. Результаты заносят в таблицу 3.1:

Результаты стандартизации раствора хлороводородной кислоты.

Таблица 3.1.

№ п/п

V(Na2B4O7),

см3

C(1/2 Na2B4O7),

моль/дм3

V(HCl),

см3

С(1/1HCl),

моль/дм3

Т(HCl),

г/см3

  1.  Расчет характеристик стандартного раствора хлороводородной кислоты проводят по среднему значению объема раствора кислоты, пошедшего на титрования ( из 3-5 параллельных проб)

 

  1.  Рассчитывают ошибку титрования.
    1.  Приготовление стандартного раствора гидроксида натрия C(1/1NaOH) = 0,1 моль/дм3

Рассчитывают массу навески необходимой для приготовления заданного объема  раствора с заданной концентрацией   рассчитывают по формуле:

 

  1.  Навеску берут в бюксе для взвешивания на аналитических весах.
  2.  Навеску гидроксида натрия количественно переносят водой в мерную колбу заданного объема, приливают  дистиллированную воду примерно до половины и растворяют гидроксида натрия перемешиванием. Дают раствору остыть до комнатной температуры, доводят колбу до метки дистиллированной водой, закрывают пробкой и вновь перемешивают.
  3.  Стандартизацию полученного раствора гидроксида натрия проводят по раствору стандарта хлороводородной кислоты (приготовленного по пункту 3.2.1.2). Для этого аликвотную часть раствора хлороводородной кислоты титруют приготовленным гидроксида натрия в присутствии индикатора фенолфталеина( в точке эквивалентности составляет 7;  для фенолфталеина 9,0) до окрашивания раствора в бледно-розовый цвет.
  4.  Расчет характеристик стандартного раствора гидроксида натрия проводят по среднему значению объема раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрования ( из 3-5 параллельных проб). Результаты заносят в таблицу 3.2:

Результаты стандартизации раствора гидроксида натрия.

Таблица 3.2

№ п/п

V(HCl),

cм3

С(1/1HCl),

моль/дм3

V(NaOH), см3

C(1/1NaOH),

моль/дм3

T(NaOH),

г/см3

 
 

Стандартизацию раствора щелочи производят ежедневно.

  1.  Рассчитывают ошибку титрования.
    1.  Контрольная задача. Определение уксусной кислоты.
  2.  Аликвотную часть раствора уксусной кислоты неизвестной концентрации титруют стандартным раствором гидроксида натрия в присутствии индикатора фенолфталеина ( в точке эквивалентности для 0,1  раствора составляет 8,9;  для фенолфталеина 9,0) до окрашивания раствора в бледно-розовый цвет.
  3.  Титрование повторяют 3-5 раз. Результаты заносят в таблицу 3.3:

Результаты титрования уксусной кислоты.

Таблица 3.3.

№ п/п

V(NaOH) cм3

C(1/1NaOH),

моль/дм3

V(CH3COOH),см3

C(1/1CH3COOH), моль/дм3

Т(CH3COOH), г/см3

  1.  Неизвестную концентрацию кислоты рассчитывают по среднему значению объема раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрования ( из 3-5 параллельных проб):

 

  1.  Рассчитывают ошибку титрования.
    1.  Вопросы для самоподготовки.

Какова роль кривых титрования?

  1.  В каких координатах строят кривые в разных методах титрования?
  2.  Обязательно ли совпадение точки эквивалентности и конечной точки титрования?
  3.  Назовите факторы, влияющие на вид кривой титрования (величина скачка, положение точки эквивалентности, наклон ветвей).
  4.  Можно ли оттитровать в водном растворе прямым способом борную кислоту. Соли аммония, ацетат-ион?
  5.  Сколько скачков на кривых титрования щавелевой, серной, этилендиаминтетрауксусной, угольной и фосфорной кислот гидроксидом натрия; карбоната натрия, фосфата натрия и гидрозина соляной кислоты?
  6.  Почему скачок титрования борной кислоты увеличивается в присутствии глицерина?
  7.  Укажите на кривых титрования области буферного действия, а также точку с максимальной буферной ёмкостью.
  8.  Как оттитровать угольную кислоту по второй ступени, фосфорную кислоту по третьей ступени?
  9.  Какие приёмы используют для титрования кислот и оснований с константами менее ?
  10.  Какие приёмы используют для титрования смеси электролитов с близкими константами?
  11.  Рассчитайте эквивалентную массу карбоната натрия, бикарбоната натрия, тетрабората натрия, карбоната кальция, оксалата натрия, иодата калия, оксида ртути, щавелевой кислоты, янтарной кислоты, бензойной кислоты, бифталата калия, бииодата калия.
  12.  Назовите вторичные стандартные растворы, применяемые в методе кислотно-основного титрования.
  13.  Почему раствор щёлочи не должен содержать карбонат-ион? Перечислите несколько способов приготовления раствора щёлочи, не содержащего карбонат-ион.
  14.  Как меняется вид кривой (величина скачка, положение точки эквивалентности) при изменении: а) концентрации растворов; б) констант диссоциации кислот и оснований; в) температуры?
  15.  Каковы предельные значения концентрации кислот и оснований, а также константы диссоциации кислот и оснований, при которых наблюдается скачок титрования?
  16.  Можно ли прямым методом титровать борную кислоту, соли аммония, соли уксусной муравьиной, щавелевой кислот, угольную кислоту по второй ступени и фосфорную кислоту по третьей ступени?
  17.  При каком условии возможно реальное титрование смеси кислот (или многоосновных кислот по ступеням)? Можно ли оттитровать по ступеням щавелевую, серную кислоту?
  18.  Изложите сущность ионной, хромофорной и ионно-хромофорной теорий индикаторов.


  1.  Перманганатометрия.
    1.  Цель и задачи работы.

Закрепление знаний теории окислительно-восстановительных равновесий и титриметрического анализа с применением окислительно-восстановительных реакций. Получение навыков титрования и проведения расчетов результатов анализа и их обработка. Освоение способов прямого, заместительного титрования и титрования по остатку. Контрольная задача — определение восстановителей в растворах неизвестной концентрации.

  1.  Программа работы
    1.  Определение железа (II).

Оборудование и реактивы:

Бюретка вместимостью 25 см3;

  1.  Мерные колбы вместимостью 100, 250 и 500 см3 ;
  2.  Колбы для титрования вместимостью 250 см3 ;
  3.  Пипетки Мора на 5, 10, 15, 25 см3;
  4.  Аналитические весы с разновесами;
  5.  Набор ареометров;
  6.  Щавелевая кислота , х.ч. или ч.д.а.;
  7.  Перманганат калия , х.ч. или ч.д.а.;
  8.  Серная кислота, раствор  = 2 моль/дм3;
  9.  Фосфорная кислота, раствор  = 6 моль/дм3;
  10.  Соль Мора, раствор  = 0,5 моль/дм3;
  11.  Хлороводородная кислота, раствор  = 1;
  12.  Оксалат аммония, раствор ;
  13.  Индикатор метиловый оранжевый, раствор ;
  14.  Нитрат серебра, водный раствор,  = 1%;
  15.  Азотная кислота, ;
  16.  Хлорид кальция, раствор
    1.  Приготовление первичного стандарта щавелевой кислоты

Выполняют по п.4.2.1.1. из реактива  квалификации х.ч. учитывая, что . Раствор следует готовить примерно такой же концентрации, как раствор .

  1.  Приготовление и стандартизация рабочего раствора перманганата калия (вторичного стандарта)  =0,1 моль/дм3 

Применяемый для приготовления растворов титранта твердый перманганат калия всегда в какой-то степени загрязнён диоксидом марганца, катализирующим процесс разложения перманганата в растворе. Удаление диоксида марганца фильтрованием заметно повышает устойчивость растворов перманганата. Фильтрование следует проводить спустя некоторое время после приготовления раствора, чтобы произошло полное окисление примесей в воде, для ускорения реакции окисления раствор можно прокипятить. Для фильтрования нельзя применять бумажный фильтр, так как целлюлоза реагирует с перманганатом, образуя диоксид марганца.

Разложение раствора  ускоряется на свету, при нагревании, под действием кислот, оснований, ионов  и диоксида марганца:

 

Стандартные растворы  хранят в темном месте в темных склянках со стеклянными пробками.

Для установки характеристик раствора перманганата обычно используют свежеперекристаллизованную щавелевую кислоту , оксалат натрия  или оксалат аммония . Реакцию между перманганат- и оксалат-ионами в кислой среде можно записать:

 

Ход работы:

Рассчитывают навеску, учитывая, что  (кислая среда);

  1.  На технических весах в стеклянном бюксе взвешивают рассчитанную навеску исходного перманганата.
  2.  Количественно переносят навеску дистиллированной водой в мерную колбу, растворяют при перемешивании и доводят раствор до метки дистиллированной водой.
  3.  Свежеприготовленный раствор  переносят в стакан, нагревают до кипения и поддерживают эту температуру приблизительно 1 ч. Затем раствор охлаждают и фильтруют через стеклянный, пористый фильтр. Можно перед фильтрованием оставить раствор при комнатной температуре на несколько дней.
  4.  Аликвотную часть раствора щавелевой кислоты 10 см3 переносят пипеткой в коническую колбу для титрования, добавляют 10 см3 раствора  и нагревают на водяной бане примерно до 75-800С. В начале титрования следует приливать из бюретки раствор  к горячему раствору оксалата по каплям. Каждую следующую каплю прибавляют после того, как исчезнет окраска от предыдущей. Титрование заканчивают, когда избыточная капля раствора  окрасит раствор в бледно-розовый цвет, не исчезающий 1 мин.
  5.  Проводят 3-5 титрований. Результаты заносят в таблицу 4.1:

Результаты стандартизации раствора перманганата калия.

Таблица 4.1

№ п/п

V(Н2С2О 4),

см3

С(!/2Н2С2О4 ),

моль/дм3

V(KMnO4),

см3

С(1/5KMnO4),

моль/дм3

Т(KMnO4),

г/см3

Используя средний объем титранта, затраченного на титрование, рассчитывают характеристики раствора . При расчете учитывают, что в точке эквивалентности число молей эквивалента титруемого вещества и титранта равны:

  1.  Контрольная задача. Определение железа (II)

В сернокислом растворе реакция окисления

  

протекает быстро и количественно.  вводят для обесцвечивания раствора , имеющего желтую окраску и затрудняющего фиксирование конечной точки титрования по окраске перманганата,— образуется бесцветный комплекс , одновременно улучшаются условия титрования, так как понижается реальный потенциал пары .

Ход работы:

Аликвотную часть исследуемого раствора соли железа (II) переносят пипеткой в коническую колбу, прибавляют 10 см3 раствора  и 2—3 см3 раствора  (в отсутствие ).

Холодный раствор медленно, при тщательном перемешивании титруют раствором  до появления не исчезающей в течение 1 мин розовой окраски. Титрование повторяют не менее 3 раз. Результаты заносят в таблицу 4.2:

Результаты титрования раствора железа (II) перманганатом калия.

Таблица 4.2.

№ п/п

V(KMnO4),

см3

С(1/5KMnO4),

моль/дм3

V(Fe(II),

см3

С(1/1 Fe(II),

моль/дм3

Т(1/1 Fe(II),

г/см3

  1.  Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание железа (II), учитывая что в точке эквивалентности . Содержание  (в ) вычисляют по формулам:

 

где , — вместимость колбы и пипетки соответственно.


 

  1.  Вопросы для самоподготовки.

Чем определяется величина скачка на кривой титрования? Приведите примеры приёмов увеличения скачка титрования.

  1.  В каких случаях кривая титрования симметрична, а в каких — асимметрична относительно точки эквивалентности? Приведите примеры.
  2.  Каковы особенности приготовления стандартного раствора  и условия его хранения?
  3.  Какими химическими реакциями, протекающими в растворе, обуславливается изменение концентрации перманганата калия?
  4.  Почему фактор эквивалентности  различен при проведении реакций в кислой, щелочной или нейтральной средах? Рассчитайте его значение в этих средах.
  5.  Какие вещества применяют для установки характеристик раствора ? Какие требования к ним предъявляют?
  6.  Назовите первичные стандарты, применяемые для установления концентрации перманганата калия.
  7.  Напишите уравнение реакции взаимодействия перманганат-иона с оксалат-ионом.
  8.  Как определить перманганатометрическим методом вещества, не обладающие окислительно-восстановительными свойствами,  например ?
  9.  Как определить окислители перманганатометрическим методом: ?
  10.  Назовите окислители и восстановители, применяемые для предварительного окисления и восстановления титруемых веществ.
  11.  Какие восстановители применяют для предварительного восстановления железа (III)? Напишите реакции.
  12.  Объясните роль защитных смесей при титровании железа (II) перманганатом калия в присутствии хлорид-иона.
  13.  Назовите компоненты смеси Рейнгарда-Циммермана и объясните их роль в процессе титрования железа (II).
  14.  В каких условиях проводят определение ионов  при отсутствии хлорид-ионов перманганатометрическим методом?
  15.  Вычислите молярную концентрацию эквивалентов раствора  с Т= 0,005815 г/см3 при использовании его в качестве титра в кислой и нейтральной средах.
  16.  В мерной колбе вместимостью 100 см3 приготовлен раствор, содержащий 0,6384 г . Какой объём 0,09349  раствора  будет израсходован на титрование 10,00 см3 раствора оксалата натрия? Рассчитайте константу равновесия окислительно-восстановительной реакции, пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов.
  17.  На титрование раствора  израсходовано 17,25 см3 раствора  с . Сколько граммов железа содержится в пробе?


  1.  Иодометрия
    1.  Цель и задачи работы.

Закрепление знаний теории окислительно-восстановительного равновесия и титриметрического анализа с применением окислительно-восстановительных реакций. Получение навыков титрования и проведения расчетов результатов анализа и их обработки. Контрольная задача – определение окислителей в растворах неизвестной концентрации.

Оборудование и реактивы:

Бюретка вместимостью 25 см3;

  1.  Мерные колбы вместимостью 00, 250 и 500 см3 ;
  2.  Колбы для титрования вместимостью 250 см3 ;
  3.  Пипетки Мора на 5, 10, 15, 25 см3;
  4.  Аналитические весы с разновесами;
  5.  Набор ареометров;
  6.  Бихромат калия , х.ч. или ч.д.а.;
  7.  Тиосульфат натрия , х.ч. или ч.д.а.;
  8.  Иодид калия , х.ч. или ч.д.а.;
  9.  Серная кислота, раствор  = 2 моль/дм3;
  10.  Сульфат меди (II), раствор  = 0,5 моль/дм3;
  11.  Крахмал, водный раствор.
    1.  Программа работы
      1.  Определение меди (II)
        1.  Приготовление первичного стандарта бихромата калия С(1/6K2Сr2О7 ) = 0,05 моль/дм3

Выполняют по п. 3.2.1.1. из реактива  квалификации х.ч учитывая, что экв..

  1.  Приготовление рабочего раствора тиосульфата натрия С(1/1Na2S2О3) = 0,05 моль/дм3(вторичного стандарта)

Выполняют по п. 3.2.1.1. из реактива  квалификации х.ч учитывая, что экв.. Для приготовления растворов рекомендуется свежепрокипяченная (в течение часа) вода, так как бактерии разлагают растворы тиосульфата. Для подавления роста бактерий можно добавлять такие вещества, как хлороформ, бензоат натрия или . Кипячение воды и добавление небольших количеств (0,1 г/ дм3)  способствует удалению , влияющего на характеристики раствора. Раствор хранят в темном месте в хорошо закрытой посуде. Стандартизацию раствора  проводят обычно через 5—7 дней.

  1.  Стандартизация рабочего раствора  тиосульфата натрия (вторичного стандарта).

Важнейшими факторами, определяющими устойчивость раствора тиосульфата, являются значения , присутствие микроорганизмов, концентрация раствора, присутствие атмосферного кислорода, примесей ионов тяжелых металлов (катализаторов окисления тиосульфата кислородом воздуха), воздействие прямого солнечного света.

Первичными стандартами для растворов  могут быть окислители: , выделяющие при взаимодействии с избытком иодид-ионов эквивалентное количество иода, который титруют стандартизируемым раствором тиосульфата. Способ стандартизации бихроматом калия основан на реакциях:

Ход работы:

В коническую колбу для титрования переносят пипеткой аликвотную часть раствора установочного вещества , добавляют 10 см3 раствора  и 1 г кристаллического  (или соответствующий объем его концентрированного раствора).

  1.  Колбы закрывают стеклянными пробками, содержимое перемешивают, дают постоять 5—10 мин в темном месте пока не завершится реакция.
  2.  Выделившийся  титруют раствором  до тех пор, пока окраска не станет слабо-желтой.
  3.  Затем титруемый раствор разбавляют водой приблизительно в 2 раза, добавляют индикатор крахмал и продолжают титрование до перехода окраски раствора из синей в светло-зеленую (ионы ).
  4.  Проводят 3-5 титрований. Результаты заносят в таблицу 5.1:

Результаты стандартизации раствора тиосульфата натрия.

 Таблица 5.1.

№ п/п

V(K2Сr2О7),

См3

С(1/6K2Сr2О7),

моль/дм3

V(Na2S2О3),

см3

С(1/1Na2S2О3),

моль/дм3

Т(Na2S2О3),

г/см3

Используя средний объем титранта, затраченного на титрование, рассчитывают характеристики раствора . При расчете учитывают, что в точке эквивалентности число молей эквивалента титруемого вещества и титранта равны: .

  1.  Контрольная задача: Определение меди (II).

Определение основано на взаимодействии ионов  и  и последующем титровании образовавшегося в эквивалентном количестве  стандартным раствором

Ход определения:

Исследуемый раствор, содержащий ионы , в мерной колбе разбавляют дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

  1.  Аликвотные части анализируемого раствора пипеткой переносят в 3 конические колбы для титрования, добавляют по 2—3 г твердого  и 5 см3 раствора .
  2.  Колбы закрывают стеклянными пробками, которые перед титрованием обмывают дистиллированной водой и оставляют на 10-15 мин в темном месте.
  3.  Выделившийся  после завершения реакции титруют стандартным раствором  в присутствии крахмала.
  4.  Результаты заносят в таблицу 5.2:

Результаты титрования раствора, содержащего ионы ,
раствором тиосульфата натрия.

Таблица 5.2.

№ п/п

V(Na2S2О3),

см3

С(1/1Na2S2О3),

моль/дм3

V(Cu2+),

см3

С(1/1 Cu2+),

моль/дм3

Т(Cu2+),

г/см3

  1.  Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание меди (II), учитывая, что в точке эквивалентности . Содержание  (в г) вычисляют по формулам:

  

где , — вместимость колбы и пипетки соответственно.

  1.  Вопросы для самоподготовки.

Почему иодид калия нельзя использовать для прямого титрования меди?

  1.  Напишите реакции, протекающие при титриметрическом определении:
    а) белильной извести, нитратов, железа (    III), пероксида водорода, брома, хлора, хрома (VI), хрома (III), сульфидов, сульфитов иодометрически; б) пероксида водорода, нитратов, диоксида марганца, кальция (II), марганца (II) перманганатометрически.
  2.  Каковы особенности приготовления стандартного раствора  и условия его хранения?
  3.  Почему фактор эквивалентности  различен при проведении реакций в кислой, щелочной или нейтральной средах? Рассчитайте его значение в этих средах.
  4.  Какие вещества применяют для установки характеристик раствора ? Какие требования к ним предъявляют?
  5.  Как определить перманганатометрическим методом вещества, не обладающие окислительно-восстановительными свойствами, например ?
  6.  Как определить окислители перманганатометрическим методом: ?
  7.  Вычислите молярную концентрацию эквивалентов раствора  с Т= 0,005815 г/мл при использовании его в качестве титра в кислой и нейтральной средах.
  8.  В каких условиях проводят определение ионов  при отсутствии хлорид-ионов перманганатометрическим методом?
  9.  В мерной колбе вместимостью 100 мл приготовлен раствор, содержащий 0,6384 г . Какой объём 0,09349  раствора  будет израсходован на титрование 10,00 мл раствора оксалата натрия? Рассчитайте константу равновесия окислительно-восстановительной реакции, пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов.
  10.  На титрование раствора  израсходовано 17,25 мл раствора  с  Сколько граммов железа содержится в пробе?
  11.  Сравните достоинства и недостатки бихроматометрии с другими методами титриметрического анализа с использованием окислительно-восстано-вительных реакций.
  12.  Почему титрование растворов бихромата проводят в кислой среде?
  13.  Напишите окислительно-восстановительные реакции для дифениламина.
  14.  Рассчитайте погрешность титрования железа (II) бихроматом: а) в присутствии фосфорной кислоты ; б) в отсутствии фосфорной кислоты.
  15.  Как устанавливают конец титрования при броматометрическом титровании сурьмы (III)?


  1.  Комплексонометрия.
    1.  Цель и задачи работы.

Закрепление знаний теории реакций комплексообразования и комплексометрического титрования на примере комплексонометрии. Получение навыков комплексонометрического титрования, использования металлоиндикаторов, проведения расчетов результатов анализа и их обработки.

Контрольная задача — определение ионов металлов в растворах неизвестной концентрации.

Оборудование и реактивы:

Бюретка вместимостью 25 см3;

  1.  Мерные колбы вместимостью 100, 250 и 500 см3;
  2.  Колбы для титрования вместимостью 250 см3;
  3.  Пипетки Мора на 5, 10, 15, 25 см3;
  4.  Аналитические весы с разновесами;
  5.  Набор ареометров;
  6.  ЭДТА, раствор  = 0,025 моль/дм3;
  7.  Хлорид кальция, раствор  =  0,025 моль/дм3;
  8.  Хлорид железа (III), раствор  =  0,025 моль/дм3;
  9.  Аммиачный буферный раствор с =10;
  10.  Ацетатный буферный раствор,  = 4,5;
  11.  Комплексонат магния,  = 0,025 моль/дм3;
  12.  Эриохромовый черный Т, смесь с хлоридом натрия в отношении 1:100;
  13.  Сульфосалициловая кислота, раствор  = 5%-й раствор.
    1.  Программа работы
      1.  Определение кальция

Комплексонометрическое определение кальция основано на прямом титровании его раствором двунатриевой соли - этилендиаминтетрауксусной кислоты -  (ЭДТА) в присутствии мурексида, эриохромового черного Т или другого индикатора.

Реакция протекает по следующему уравнению:

Образующийся хелат обладает невысокой устойчивостью,  Ионы водорода, выделяющиеся в процессе титрования, приводят к смещению равновесия данной реакции в сторону разрушения комплекса.

Оптимальным  для определения ионов кальция будет =11.

При титровании с эриохромовым черным Т изменение окраски в конечной точке титрования недостаточно четкое, что можно объяснить незначительной устойчивостью образующегося металлоиндикаторного комплекса. Для получения более резкого изменения окраски индикатора в конечной точке титрования к анализируемому раствору перед титрованием можно добавить небольшое количество комплексоната магния. Переход окраски индикатора в конечной точке титрования становится очень четким. При этом протекает реакция:

 

Исчезает окраска комплекса магния с эриохромовым черным Т, и появляется окраска свободного индикатора.

Ход работы:

Анализируемый раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

  1.  В коническую колбу для титрования переносят аликвотную часть раствора (10 см3), добавляют 5 см3 аммиачного буферного раствора, 1 см3 раствора комплексоната магния, индикатора эриохромового черного Т на кончике шпателя и после полного растворения индикатора титруют раствором ЭДТА до изменения окраски индикатора от красно-фиолетовой к синей.
  2.  Титрование повторяют 3-5 раз до получения не менее трех сходящихся результатов титрования. Результаты заносят в таблицу 6.1:

Результаты титрования раствора кальция раствором ЭДТА.

Таблица 6.1.

№ п/п

V( Na2H2Y),

см3

С(1/1 Na2H2Y),

моль/дм3

V(Са),

см3

С(1/1 Са),

моль/дм3

Т(Са),

г/см3

  1.  Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание кальция в растворе и количество определяемого вещества, учитывая что в точке эквивалентности образуется комплекс состава 1:1.
    1.  Определение железа

Определение железа (III) основано на прямом титровании его раствором ЭДТА в присутствии салициловой или сульфосалициловой кислот, тайрона, роданидов, хромазурола S, бензогидроксамовой кислоты. Реакция протекает по уравнению

 

Железо (III) образует с ЭДТА один из самых устойчивых комплексов, . Высокое значение константы устойчивости комплексоната железа позволяет проводить титрование в кислых средах при <3. Наиболее удобно проводить титрование при =2,5, при данной кислотности раствора логарифм условной константы устойчивости комплексоната железа равен . Титрование железа возможно и при более низких значениях  раствора, но при этом значительно возрастает коэффициент побочных реакций ЭДТА, что приводит к уменьшению условной константы устойчивости комплексоната железа, следовательно, к увеличению погрешности определения.

Железо (II) также образует с ЭДТА комплекс, но устойчивость этого комплекса () значительно меньше устойчивости комплексоната железа (III). При =2,5 железо (II) с ЭДТА не взаимодействует, поэтому перед титрованием его необходимо окислить до железа (III) нагреванием с  или добавлением пероксида водорода. Определение в кислых средах более избирательно. Определению железа (III) не мешают , , , , , , .

Ход работы

Анализируемый раствор в мерной колбе вместимостью 100 мл доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

  1.  В коническую колбу для титрования переносят аликвотную часть раствора (10 см3), добавляют 5 см3 ацетатного буферного раствора, нагревают до 60 °С, добавляют 1 см3 раствора сульфосалициловой кислоты и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора от красно-фиолетовой к желтой.
  2.  Титрование повторяют 3-5 раз до получения не менее трех сходящихся результатов титрования. Результаты заносят в таблицу 6.2:

Результаты титрования раствора железа (III) раствором ЭДТА.

Таблица 6.2.

№ п/п

V( Na2H2Y),

См3

С(1/1 Na2H2Y),

моль/дм3

V(Fe(III),

см3

С(1/1 Fe(III),

моль/дм3

Т(Fe(III),

г/см3

Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание железа (III) в растворе и количество определяемого вещества, учитывая, что в точке эквивалентности образуется комплекс состава 1:1.

  1.  Вопросы для самоподготовки

Перечислите основные требования к реакциям, применяемым в методе комплексометрического титрования?

  1.  Какие факторы влияют на величину титрования?
  2.  Чем объясняется ограниченность применения неорганических реагентов в комплексометрическом титровании?
  3.  Назовите способы обнаружения конечной точки титрования.
  4.  Объясните сущность прямого, обратного, вытеснительного и косвенного приёмов комплексометрического титрования. В каких случаях применяется каждый из названных приёмов?
  5.  Что такое металлохромные индикаторы?
  6.  Напишите равновесие в растворе металлохромного индикатора.
  7.  Приведите графическую формулу ЭДТА. Какова дентатность ЭДТА?
  8.  Какова стехиометрия компонентов ЭДТА? Приведите графическую формулу комплексов двух- и трёхзарядных ионов металлов с ЭДТА.
  9.  Напишите уравнения реакций образования протонированных, нормальных и гидроксокомплексов ЭДТА.
  10.  Как готовят раствор ЭДТА?
  11.  Какие вещества могут быть использованы для стандартизации раствора ЭДТА?
  12.  В каких условиях проводят титрование ионов кальция раствором ЭДТА?
  13.  Как проводят комплексометрическое определение кальция и магния при совместном присутствии?
  14.  Почему следует удалить аммонийные соли при титровании кальция в присутствии магния?
  15.  В каких условиях проводят титрование железа (III) раствором ЭДТА? Укажите состав комплекса железа с сульфосалициловой кислотой в условиях проведения титрования.
  16.  Почему ионы трёхвалентных металлов титруют раствором ЭДТА в кислой среде, а щёлочноземельных — в щелочной?
  17.  Как можно предотвратить образование гидроксидов ионов металлов  при их титровании раствором ЭДТА в щелочной среде?
  18.  Предложите способ комплексометрического определения ионов  в присутствии , ионов  в присутствии , ионов  в присутствии .
  19.  Рассчитайте навеску металлического цинка для установления характеристик ЭДТА методом отдельных навесок, чтобы на её титрование после растворения расходовалось 10,00 мл 0,0505 М раствора ЭДТА.
    Ответ: 0,0330 г.
  20.  Из навески 1,200 г образца, содержащего хромат калия, приготовлен раствор в мерной колбе вместимостью 100 мл. К 25,00 мл полученного раствора прилит избыток раствора нитрата свинца. Полученный осадок отфильтровали, промыли, перевели в раствор и обработали 10,00 мл 0,1000 М раствора ЭДТА, избыток которого оттитровали 8,00 мл 0,05105 М раствора . Рассчитайте процентное содержание хромат-ионов в образце.
    Ответ: 23,27%.
  21.  Вычислите процентное содержание  и  в известняке, если после растворения 1,0000 г пробы и соответствующей обработки раствора довели водой до 100 мл, на титрование 20 мл для определения суммы  и  затратили 19,25 мл 0,05140 М раствора ЭДТА, а на титрование  израсходовали 6,26 мл раствора ЭДТА.
    Ответ:  — 16,0 %;  — 28,1 %.


Инструментальные методы анализа


  1.  Атомно-эмиссионная фотометрия пламени
    1.  Цель и задачи работы

Изучение принципа и режимов работы пламенного фотометра, овладение навыками практического применения пламенно-фотометрического метода анализа, методикой построения градуировочных графиков и расчетами определения элементов градуировочных графиков, методом ограничивающих растворов, методом добавок и методом трёх эталонов.

  1.  Программа работы

Приборы и реактивы:

Пламенный фотометр - ПФМ;

  1.  Компрессор;
  2.  Рабочие растворы хлорида калия, хлорида натрия с концентрацией в пересчёте на калий, натрий 100 мкг/см3 и хлорида кальция с концентрацией в пересчёте на кальций 500 мкг/см3. Навески  квалификации х.ч.  (0,019 г),  (0,0254 г) и  (0,1390 г) вносят в мерные колбы вместимостью 100 см3, доводят растворы до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают;
  3.  Мерные колбы вместимостью 100 см3, 7шт;
  4.  Градуированная пипетка вместимостью 10 см3, 1шт;
  5.  Мерные пробирки вместимостью 25 см3, 7шт.
    1.  Определение калия по методу градуировочного графика

Метод определения калия основан на фотометрировании дублетов спектральных линий калия  нм излучаемых в низкотемпературном (пропан — воздух) пламени.

Ход работы:

  1.  Приготовление стандартных растворов:

Из исходного раствора, содержащего 100 мкг/см3 калия, готовят 6 стандартных растворов с концентрацией калия (натрия, кальция) 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 мкг/см3.

Для этого 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см3 исходного раствора хлорида калия (натрия, кальция) вводят в мерные колбы вместимостью 100 см3, доводят объём каждого раствора до 100 см3 дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

  1.  Подготовка прибора к работе:

Включить сетевой шнур фотометра и компрессора в электрическую сеть;

  1.  Ручкой “ВОЗДУХ” установить подачу воздуха. Значение давления воздуха должно быть в пределах от 50 — 70 кПа;
  2.  Затем ручкой “Газ” осуществить подачу газа.
  3.  Электрозажигалкой поджечь пламя. Наблюдая в смотровое окно, регулировать пламя, так чтобы восстановительный конус пламени был резко очерчен, имел минимальную высоту (3-4 мм) и окрашен в зеленовато-голубой цвет, при этом пламя не должно отрываться от насадка и не должно быть турбулентным.
  4.  Установить стакан с дистиллированной водой под капилляр подачи пробы. Во время прогрева и в паузах между измерениями устанавливать под капилляр стакан с дистиллированной водой. Оставлять прибор работающим в отсутствие пробы, во избежание загрязнения системы подачи пробы и горелки, не рекомендуется.
  5.  Включить фотометр тумблером;
  6.  Установить на фотометре 2-ой диапазон измерения. Стрелку переключателя светофильтров установить против обозначения измеряемого элемента. Стрелку микроамперметра установить ручкой “Нуль грубый” на середину шкалы.
  7.  Прогреть прибор в течение 30 мин.
  8.  При устойчивом положении стрелки микроамперметра установить нуль по шкале прибора ручкой “Нуль грубый”.
  9.  Измерение концентраций натрия, калия и кальция в исследуемых растворах начинается с построения градуировочной кривой, которая строится для каждого элемента по эталонным растворам.
  10.  После завершения работы промывают тракт поступления пробы подачей в распылитель дистиллированной воды в течение 10 минут.
  11.  Перекрыть вентиль газа на фотометре.
  12.  Выключить прибор тумблером.
  13.  Отключить компрессор от сети.
    1.  Построение градуировочного графика

Устанавливают светофильтр на калий (положение переключателя “СВЕТОФИЛЬТР” — “К”).

  1.  Выводят стрелку микроамперметра прибора на нуль, по дистиллированной воде при необходимости корректируя его ручкой «Нуль грубый».
  2.  Распыляют стандастный раствор с максимальной концентрацией калия и, изменяя усиление аналитического сигнала, устанавливают стрелку микроамперметра на отсчет 100 мкА.
  3.  Снова распыляют дистиллированную воду до возвращения стрелки в нулевое положение при необходимости корректируя его ручкой «Нуль грубый». Добиваются воспроизводимости крайних значений рабочего диапазона шкалы микроамперметра, поочерёдно распыляя дистиллированную воду и стандартный раствор с максимальной концентрацией калия.
  4.  Затем фотометрируют эталонные растворы калия с известной, равномерно возрастающей концентрацией. После каждого раствора промывают систему дистиллированной водой до возвращения стрелки микроамперметра на нуль. Данные заносят в таблицу 7.1.
  5.  Градуировочный график строят в координатах: показания микроамперметра — концентрация калия (мкг/см3).

Данные для построения градуировочного графика.

Таблица 7.1.

№ стандартного раствора

Концентрация, мкг/см3

Показания микроамперметра, мкА

  1.  Контрольная задача. Определение содержания калия в анализируемом растворе

Доводят объём анализируемого раствора в мерной колбе до 100 мл дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

  1.  Фотометрируют раствор 3-5 раз и по среднему значению I находят концентрацию калия в растворе по градуировочному графику.
  2.  Рассчитывают содержание калия в испытуемом образце с учетом разбавления.
    1.  Определение натрия по методу градуировочного графика.

Метод определения натрия основан на фотометрировании дублетов спектральных линий натрия  нм, излучаемых в низкотемпературном пламени (пропан — воздух).

  1.  Построение градуировочного графика

Построение осуществляется по пункту 7.2.1.1 — 7.2.1.3 с установкой светофильтра на натрий (положение переключателя “СВЕТОФИЛЬТР” — “Na”), в интервале концентраций 0,5-8,0 мкг/см3.

  1.  Контрольная задача. Определение содержания натрия в анализируемом растворе:

Определение осуществляется по пункту 7.2.1.4.

  1.  Определение кальция по методу градуировочного графика 

Определение кальция в этих условиях основано на изучении термически устойчивых радикалов CaOH в виде интенсивных молекулярных полос с максимумом при 622 нм.

  1.  Построение градуировочного графика

Построение осуществляется по пункту 7.2.1.1 — 7.2.1.3 с установкой светофильтра на кальций (положение переключателя “СВЕТОФИЛЬТР” — “Ca”), в интервале концентраций 0,5-8,0 мкг/см3.

  1.   Определение содержания кальция в анализируемом растворе:

Определение осуществляется по пункту 7.2.1.4.

  1.  Вопросы для самоконтроля

Какова природа происхождения атомных спектров?

  1.  На использовании какого явления основана пламенная фотометрия?
  2.  На измерении каких величин осуществляется качественный и количественный анализ в атомных спектральных методах?
  3.  Что определяется термином «потенциал возбуждения». Как он соотносится с интенсивностью спектральной линии?
  4.  Приведите эмпирическую зависимость интенсивности излучения от концентрации определяемого компонента.
  5.  Какие процессы происходят с веществами в пламени катализатора?
  6.  В чём заключается явление самопоглощения? Как оно влияет на проведение анализа?
  7.  Приведите принципиальную схему прибора для атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС).
  8.  Какие отличия имеет пламенный фотометр от приборов АЭС? Покажите на принципиальной схеме.
  9.  Каково назначение основных узлов пламенного фотометра?
  10.  Какие элементы и почему можно анализировать методами АЭС и пламенной фотометрии?
  11.  Какие преимущества и недостатки имеет пламенная фотометрия перед АЭС?
  12.  В чём заключаются методы определения элементов АЭС:
    - градуировочного графика;
    - трёх эталонов;
    - добавок;
    - ограничивающих растворов?
  13.  Каковы основные характеристики атомно-эмиссионного метода анализа?


  1.  Фотометрический анализ
    1.  Цель и задачи работы

Изучение работы фотометрических приборов, овладение навыками практического применения фотометрического метода анализа.

  1.  Программа работы
    1.  Определение меди в водных растворах дифференциальным методом

Метод основан на образовании аммиачного комплекса меди (II), имеющего интенсивную сине-фиолетовую окраску.

Приборы и реактивы:

Фотоэлектроколориметр КФК-2;

  1.  Рабочий раствор соли меди,  = 1 мг/см3 (навеску 3,931 г х.ч.  растворяют в 25 см3 раствора серной кислоты,  = 2моль/дм3; доводят объём раствора до 1 дм3 дистиллированной водой);
  2.  Аммиак, водный раствор,  = 5% масс;
  3.  Мерные колбы вместимостью 50 см3, 7 шт.;
  4.  Градуированные пипетки 10 см3, 2 шт.

Ход определения:

  1.  Приготовление стандартных растворов:

Готовят шесть стандартных растворов, содержащих 2,5; 5,0; 7,5; 10; 12,5; и 15 мг меди в 50 см3 раствора.

Принципиальная схема фотоэлектроколориметра

1— источник света; 2 — теплозащитный фильтр; 3 — нейтральный светофильтр; 4 — цветной светофильтр; 5 — кювета с используемым раствором или раствором сравнения; 6 — пластина, которая делит световой поток на два потока; 7 — фотодиод; 8 — фотоэлемент.

Для этого в мерные колбы вместимостью 50 см3 вносят рабочий раствор, содержащий соответствующее количество меди, добавляют в каждую колбу 10 см3 раствора аммиака и доводят объёмы колб до метки дистиллированной водой.

К измерениям приступают через десять минут.

Выбор светофильтра

Раствор, имеющий наиболее интенсивную окраску, фотометрируют относительно раствора сравнения (воды), со всеми светофильтрами поочерёдно, записывая результаты измерений в таблицу 8.1.

Строят спектральную характеристику раствора в координатах  и выбирают светофильтр, соответствующий наибольшему значению светопоглощения.

Данные для построения спектральной характеристики аммиаката меди (II).

Таблица 8.1

№ светофильтра

, нм

Оптическая плотность

  1.  Построение градуировочного графика

С выбранным светофильтром поочерёдно фотометрируют стандартные растворы относительно раствора сравнения, содержащего 5 мг меди в 50 см3 раствора.

  1.  Если содержание меди в фотометрируемом растворе меньше, чем в растворе сравнения, применяют обратный порядок измерений: фотометрируемый раствор принимают за «нулевой» раствор сравнения, т.е. устанавливают по нему оптический нуль прибора, а найденное значение оптической плотности берут со знаком «минус».
  2.  Результаты измерений вносят в таблицу 8.2 и строят градуировочный график в координатах .

Данные для построения градуировочного графика.

Таблица 8.2.

№ стандартного раствора

Концентрация, мг/см3

Оптическая плотность

  1.  Контрольная задача. Определение содержания меди (II) в анализируемом растворе

К анализируемому раствору, содержащему соль меди (II) приливают 10 см3 раствора аммиака и доводят объём до 50 см3 дистиллированной водой. При определении меди в твёрдых пробах их предварительно растворяют по соответствующим методикам.

  1.  Подготовленную пробу фотометрируют относительно раствора сравнения, содержащего 5 мг меди, применяя при необходимости приём двухстороннего дифференцирования.
  2.  Измерения повторяют 3-5 раз. Результаты заносят в таблицу 8.2 .
  3.  Пользуясь градуировочным графиком, находят содержание меди в анализируемом растворе.
    1.  Определение железа (III) методом градуировочного графика

Метод основан на образовании окрашенного красного комплекса ионов железа с сульфосалициловой кислотой состава 1:2, имеющего максимальный выход при  = 4.

Приборы и реактивы:

Фотоэлектроколориметр КФК-2;

  1.  Рабочий раствор ,  = 0,1 мг/см3 (навеску 0,8663 г  квалификации х.ч., растворяют в 25 см3 раствора  = 2 М и доводят объём раствора до 1 дм3 дистиллированной водой);
  2.  Сульфосалициловая кислота х.ч., водный раствор  = 0,01 моль/дм3;
  3.  Ацетатный буферный раствор,  = 4,0;
  4.  Мерные колбы вместимостью 50 см3, 7штук;
  5.  Градуированные пипетки вместимостью 1 см3 и 5 см3 по 1 шт.
  6.  Мерный цилиндр вместимостью 30 см3,1 шт.

Ход работы:

  1.  Приготовление стандартных растворов:

Готовят пять стандартных растворов, содержащих 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; и 0,6 мг железа (III) в 50 см3 по методике, описанной в пункте 8.2.1.1, используя в качестве реагентов 30 см3 раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см3 буферного раствора.

  1.  Выбор светофильтра осуществляется по пyнкту 8.2.1.2
    1.  Построение градуировочного графика:

Стандартные растворы фотометрируют относительно раствора сравнения, содержащего все, предусмотренные методикой компоненты за исключением определяемого иона.

Результаты измерений заносят в таблицу 8.2.

  1.  Контрольная задача. Определение содержания железа (III) в анализируемом растворе:

К анализируемому раствору приливают 30 см3 раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см3 буферного раствора, доводят объём до 50 см3 дистиллированной водой.

Фотометрирование проводят через 10 минут относительно раствора сравнения. Измерения проводят пять раз и по среднему результату графически находят содержание железа (III) в пробе, данные вносят в таблицу 8.2.

.

  1.  Вопросы для самоконтроля

Какова природа возникновения спектров поглощения?

  1.  Спектры каких переходов используются в фотометрии?
  2.  Основной закон светопоглощения и его параметры?
  3.  Какие факторы влияют на оптическую плотность раствора и молярный коэффициент светопоглощения?
  4.  Физический смысл молярного коэффициента светопоглощения?
  5.  Причины отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бера?
  6.  Классификация фотометрических методов анализа?
  7.  Принципиальная схема приборов для абсорбционной фотометрии и их работа?
  8.  Назначение основных узлов фотометрических приборов?
  9.  Спектральные характеристики растворов?
  10.  Принципы выбора аналитических длин волн?
  11.  Оптимальные условия фотометрических измерений?
  12.  Фотометрические реагенты и требования, предъявляемые к ним?
  13.  Приёмы, применяемые для фотометрических измерений?
  14.  Качественный и количественный анализ в фотометрии?
  15.  Определение смеси светопоглощающих веществ?
  16.  Принципы фотометрического титрования?
  17.  Область фактического применения фотометрических методов анализа?
  18.  Метрологические характеристики фотометрических методов анализа?
  19.  Какие из соединений можно определять в УФ-области спектра , ,,?
  20.  Какие из соединений можно определять в видимой области , , ?
  21.  Предложите оптимальные условия (интервал b и c) для фотометрического определения титана с Н2О2 (молярный коэффициент поглощения равен 720).
  22.  Вычислите молярный коэффициент поглощения соединения железа, если А = 0,75, b = 5 см, в 50 см3 раствора содержится 0,005 г железа.
  23.  Рассчитайте оптическую плотность раствора, светопропускание которого равно 60%.


  1.  Фототурбидиметрия.
    1.  Цель и задачи работы

Изучение работы фотометрических приборов, овладение навыками практического применения фототурбидиметрического и кинетического фототурбидиметрического методов.

  1.  Программа работы
    1.  Определение сульфатов в растворе

Метод основан на измерении интенсивности светового потока, проходящего через дисперсную систему. Образование дисперсной системы малорастворимого в кислых растворах сульфата бария

(ПР = ) происходит по реакции:

Избирательность определения сульфатов относительно карбонатов, фосфатов, хроматов обеспечивается проведением реакции в кислой среде.

Приборы и реактивы:

Фотоэлектроколориметр КФК-2;

  1.  Рабочий раствор сульфата натрия,  =  мг/см3. Навеску 0,8872 г прокаленного х.ч.  растворяют в 1000 см3. Полученный раствор,  = 0,2 мг/см3, разбавляют в 20 раз;
  2.  Хлорид бария, водный раствор, = 10%;
  3.  Электролит , водный раствор. К навеске 240 г х.ч.  приливают 20,5 см3 х.ч.  ( = 1,17 г/см3) и доводят объем раствора до 1 дм3 дистилированной водой;
  4.  Мерные колбы вместимостью 100 см3, 7 шт.;
  5.  Градуированная пипетка вместимостью 20 см3 , 2шт.;
  6.  Мерная пипетка вместимостью 15 см3 , 1шт;
  7.  Бюретка вместимостью 25 см3 , 1шт.

Ход работы:

  1.  Приготовление стандартных растворов и раствора сравнения:

Готовят 5 стандартных растворов, содержащих  20; 40; 80; 120 и 200 мкг  в 100 см3 раствора. Для этого в мерные колбы вместимостью 100 см3 вносят 2; 4; 8; 12 и 20 см3 рабочего раствора .

В каждую колбу приливают по 20 см3 раствора электролита и соответственно 38; 36; 32; 28 и 20 см3 дистиллированной воды, перемешивают.

Затем приливают 15 см3 хлорида бария, перемешивают, доводят объем до метки дистиллированной водой и снова перемешивают.

Раствор сравнения готовят аналогично стандартным в колбе вместимостью 100 см3 без сульфата натрия.

  1.  Построение градуировочного графика:

Через 5 мин. измеряют оптическую плотность стандартных растворов  по отношению к раствору сравнения в порядке понижения концентрации в кюветах (толщина поглощающего слоя 50 мм) с синим светофильтром.

Результаты измерений заносят в таблицу 9.1.

Данные для построения градуировочного графика.

Таблица 9.1.

№ стандартного раствора

Концентрация, мкг/см3

Оптическая плотность

Строят градуировочный график .

  1.  Контрольная задача. Определение содержания  в растворе.

Пробу анализируемого раствора доводят до метки дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 100 см3. Отбирают три аликвотные части по 10 см3 в мерные колбы и готовят суспензии.

Измеряют их оптические плотности и находят среднее значение.

Пользуясь градуировочным графиком, находят концентрацию  в исследуемом растворе.

  1.  Вопросы для самоконтроля

В чем заключается суть и отличие методов турбидиметрии и нефелометрии?

  1.  Приведите примеры применения методов нефелометрии и турбидиметрии в химическом анализе. Перечислите недостатки и достоинства этих металлов.
  2.  Напишите уравнение Кубелки-Мунка и перечислите следствия, вытекающие из него при измерении спектров, связанных с поглощением света.
  3.  Перечислите факторы, влияющие на диффузное отражение, погрешности в спектроскопии диффузного отражения. Как измеряют спектры диффузного отражения слабоокрашенных образцов ?
  4.  Перечислите основные достоинства и недостатки метода оптико-акустической спектроскопии в химическом анализе.


  1.  Рефрактометрия
    1.  Цель и задачи работы

Изучение работы рефрактометра, овладение навыками практического применения рефрактометрического метода анализа.

  1.  Программа работы
    1.  Рефрактометрическое определение сахара в молоке.

Рефрактометрический метод основан на измерении показателя преломления света, который зависит от температуры, длины волны света, а также от концентрации анализируемых растворов. Каждое вещество в смеси сохраняет свою преломляющую способность, поэтому показатель преломления смеси представляет собой сумму соответствующих величин для всех входящих в смесь компонентов.

Для рефрактометрических определений используют прозрачные растворы. При анализе молока для получения прозрачного раствора предварительно осаждают белки раствором хлорида кальция.

Приборы и реактивы:

Рефрактометр RL-2;

  1.  Водяная баня;
  2.  Термостат;
  3.  Пипетка вместимостью 5 cм3;
  4.  Капилляр;
  5.  Пенициллиновый флакон;
  6.  Хлорид кальция, водный раствор, = 4%. Растворяют 7,9 г  в 92 cм3 воды;
  7.  Молоко (анализируемый образец).

Ход работы:

  1.  Подготовка пробы к анализу:

Мерной пипеткой отбирают в пенициллиновый флакон 5 cм3 свежего молока.

Для осаждения белков к отобранной пробе молока прибавляют 5 капель раствора хлорида кальция, флакон закрывают пробкой и нагревают 10 минут в кипящей водяной бане.

Охлаждают под струёй водопроводной воды до 20о С. Капилляром отбирают несколько капель прозрачной жидкости.

  1.  Порядок работы на рефрактометре:

Перед началом работы прибор проверяют с помощью эталонной плитки с гравированным показателем преломления в проходящем свете. Для этого плитку располагают на измерительной плоскости, увлажненной монобромнафталеном. Среднее значение нескольких определений должно соответствовать значению, выгравированному на плитке.

  1.  Перед проведением измерений показателя преломления растворов, призмы рефрактометра термостатируют, подключив кожух с помощью двух штуцеров к термостату и пропуская термостатированную воду в течение 15 минут. Контроль за температурой осуществляется с помощью термометра, вставленного в третий  штуцер. Температура поддерживается с точностью до .
  2.  Подняв верхнюю призму, помещают с помощью пипетки 2-3 капли исследуемой жидкости на поверхность горизонтально расположенной нижней призмы. При этом не следует касаться пипеткой поверхности призмы, чтобы не поцарапать её. Затем опускают верхнюю призму и плотно прижимают её к нижней.
  3.  Перемещая зеркало (осветительную лампу), направляют луч света на систему призм.
  4.  Резкость устанавливают, вращая окуляр на зрительной трубе.
  5.  Видимое в зрительной трубе поле делится предельным лучом на светлую и тёмную части, граница между которыми при измерениях должна быть совмещена с перекрестьем нитей или визирной линией вращением барабана.
  6.  Граница из-за разложения (дисперсии) белого света при прохождении его через измерительную призму может быть нечёткой, размытой и окрашенной во все цвета радуги. Дисперсию устраняют с помощью компенсаторов, например, призмы Амичи, которая состоит из двух призм прямого времени. Призмы вращаются в противоположные стороны и установлены так, что их дисперсия компенсирует дисперсию жидкости и призм рефрактометра.
  7.  Совместив границы между светом и тенью с центром перекрестья нитей или визирной линией, по шкале отсчитывают показатель преломления
    1.  Контрольная задача Определение содержания сахара в анализируемом образце:

Быстро (во избежание испарения влаги) наносят 2-3 капли жидкости из прозрачного слоя на нижнюю призму рефрактометра, затем опускают верхнюю призму.

Измерения проводят при 17,5оС, поддерживая эту температуру с помощью термостата.

Выполняют 3-4 параллельных опыта и рассчитывают среднее арифметическое значение показателя преломления.

По таблице 10.1 находят содержание сахара.

Зависимость показателя преломления раствора от массовой доли сахара.

Таблица 10.1.

Показатель преломления при 17,5оС

Содержание сахара, %

Показатель преломления при 17,5оС

Содержание сахара, %

1,3406

3,77

1,3420

4,49

1,3408

3,87

1,3422

4,59

1,3410

3,98

1,3424

4,69

1,3412

4,08

1,3426

4,79

1,3414

4,18

1,3428

4,89

1,3416

4,23

1,3430

4,50

1,3418

4,38

1,3432

5,10
  1.  Определение содержания хлорида натрия в водном растворе.

Приборы и реактивы.

Рефрактометр RL-2;

  1.  Ареометр;
  2.  Мерные колбы вместимостью 25 см3 - 6 шт;
  3.  Мерные колбы вместимостью 100 см3 - 1 шт;
  4.  Мерные пипетки вместимостью 2 см3;
  5.  Хлорид  натрия, х.ч.

Ход работы:

  1.  Приготовление стандартных растворов:

Растворением расчетного количества хлорида натрия готовят 100 см3 раствора хлорида натрия, = 20%.

  1.  Измеряют плотность полученного раствора.
  2.  Разбавлением этого раствора готовят серию стандартных растворов с содержанием хлорида  натрия 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5 (%).
  3.  Необходимые объемы исходного раствора и воды находят графическим методом (креста). Например, для приготовления первого раствора:

т.е. на 5 весовых частей исходного раствора необходимо взять 15 весовых частей воды. Переходя к объемам и учитывая, что воды = 1 г/см3, находят объем исходного раствора (необходимый для приготовления 25 см3 первого стандартного раствора) из соотношения:

где - измеренная плотность исходного раствора.

  1.  Построение градуировочного графика.

Наносят 2-3 капли каждого раствора на линзу рефрактометра и  измеряют показатель преломления по пункту 10.2.1.2.

Результаты измерений вносят в таблицу 10.1.

Строят градуировочный график в координатах .

Данные для построения градуировочного графика.

Таблица 10.1.

Концентрация , %

№ стандарта

Показатель преломления

  1.  Контрольная задача. Определение содержания хлорида натрия в анализируемом растворе

Измеряют показатель преломления контрольного раствора по пункту 10.2.1.2.3.

По графику находят состав контрольного раствора.

  1.   Вопросы для самоподготовки

На чём основан рефрактометрический метод анализа?

  1.  Что называется относительным показателем  преломления?
  2.  Что называется абсолютным показателем преломления?
  3.  От каких факторов зависит показатель преломления?
  4.  Что называется дисперсией света и как она влияет на показатель преломления?
  5.  Какой луч называется предельным?
  6.  На чём основано устройство рефрактометра?
  7.  Какое явление называется полным внутренним отражением и как оно используется в рефрактометре?
  8.  Какова оптическая схема рефрактометра?
  9.  Каковы пределы измерения показателя преломления на рефрактометрах?
  10.  Какова погрешность измерений (%) на рефрактометре?


  1.  Потенциометрия
    1.  Цель и задачи работы

Изучение возможностей и аппаратурного оформления прямой потенциометрии и овладение приемами практического применения потенциометрического титрования.

  1.  Программа работы
    1.  Определение хлородородной и уксусной кислот в растворе при их совместном присутствии методом потенциометрического титрования.

Дифференцированное титрование смеси хлороводородной и уксусной кислоты в водном растворе невозможно провести с достаточной точностью из-за отсутствия заметного скачка потенциала в первой точке эквивалентности, отвечающей содержанию хлороводородной кислоты. Поэтому титрование осуществляют в двух аликвотных порциях анализируемого раствора: в первой — в водной среде определяют суммарное содержание кислот, во второй — в водно-ацетоновой среде титруют хлороводородную кислоту. Последнее становится возможным вследствие уменьшения степени диссоциации уксусной кислоты в присутствии ацетона.

Приборы и реактивы

Установка для потенциометрического титрования (рис. 11.1) .

  1.  Иономер универсальный ЭВ – 74.
  2.  Стеклянный и хлорсеребряный электроды.
  3.  Магнитная мешалка.
  4.  Химический стакан вместимостью 50 см3.
  5.  Коническая колба вместимостью 250 см3.
  6.  Пипетка вместимостью 10 см3.
  7.  Бюретка вместимостью 25 см3.
  8.  Мерная колба вместимостью 100 см3.
  9.  Гидроксид натрия, водный раствор  = 0,1 моль/дм3.
  10.  Соляная кислота, водный раствор  = 1 моль/дм3.
  11.  Соляная кислота, водный раствор  = 0,1 моль/дм3  (стандартный раствор).
  12.  Уксусная кислота, раствор  = 1 моль/дм3.
  13.  Ацетон.
  14.  Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой долей 0,1%.

Рис 11.1. Схема установки для потенциометрического титрования:

1. Иономер ЭВ – 74. 2. Стеклянный электрод. 3. Хлорсеребряный электрод. 4. Ячейка. 5. Бюретка. 6. Магнитная мешалка.

Ход работы

  1.  Установление титра рабочего раствора
    1.  Бюретку заполняют раствором .
    2.  Отбирают пипеткой 10 см3 стандартного 0,1 моль/дм3 раствора и переносят в колбу для титрования.
    3.  Добавляют 1-2 капли метилового оранжевого и титруют раствором  до изменения окраски индикатора.
    4.  Записывают объем израсходованного раствора   c точностью до 0,1 см3.
    5.  Повторяют титрование с новой порцией стандартного раствора  и записывают объем раствора   Результаты двух титрований должны различаться не более, чем на 0,1 см3.
    6.  Рассчитывают среднее значение объема израсходованного раствора  по формуле:
    7.    
    8.  Рассчитывают молярную концентрацию эквивалентов раствора  по формуле, используя рассчитанное среднее значение :

 

где  – молярная концентрация эквивалентов раствора  моль/дм3;

 - объем , взятый на титрование, см3;

– объем раствора , см3;

– молярная концентрация эквивалентов раствора  моль/дм3;

  1.  Подготовка анализируемого образца к титрованию

Анализируемый образец, содержащий 5-10 см3 1М раствора ,  количественно переносят в мерную колбу объемом 100 см3 и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.

  1.  Подготовка иономера к работе в режиме определения рН

Стеклянный и хлорсеребрянный электроды присоединяют к гнездам "Изм." и "Всп." соответственно и опускают в ячейку с анализируемым раствором.

  1.  При нажатой кнопке "t" вращением ручки "температура раствора" устанавливают по верхней шкале температуру, соответствующую комнатной.
  2.  Нажимают кнопки "+" и "рХ".
  3.  Выбирают диапазон измерений нажатием кнопок "-1-19" (грубо) или один из точных диапазонов "-1-4"; "4-9"; "9-14"; "14-19".
  4.  Значения рН определяют по нижней (грубо) или верхней (точно) шкалам иономера.
    1.  Контрольная задача. Определение содержания хлороводородной и уксусной кислот в анализируемом образце

В стакан для титрования отбирают аликвотную часть анализируемого раствора (5-10 см3).

  1.  Проводят ориентировочное и точное титрование раствором  с точным титром, обнаруживая два скачка потенциала (первый – небольшой и второй – основной). Результаты записывают в таблицу 11.1.

Таблица 11.1.

№ точки

Объем раствора титранта, см3

РН

рН/V

  1.  Титрование повторяют 2-3 раза.
  2.  Строят кривые титрования в координатах  и .
  3.  По второму скачку находят средний объем раствора , израсходованный на титрование суммы кислот.
  4.  Для определения содержания хлороводородной кислоты отбирают аликвотную часть испытуемого раствора (10 см3), к ней приливают двойной объем ацетона и проводят потенциометрическое титрование раствором  c точным титром (см. пункт 11.2.1.1).
  5.  Титрование повторяют 2-3 раза.
  6.  Строят кривые титрования в координатах  и  и находят средний объем раствора , пошедшего на титрование хлороводородной кислоты, по первому скачку потенциала.
  7.  Рассчитывают содержание хлороводородной кислоты в граммах и молях по известной формуле.
  8.  Рассчитывают содержание уксусной кислоты в граммах и молях (по разности объемов титранта, затраченных на суммарное титрование обоих кислот в водном растворе и на титрование хлороводородной кислоты в водно-ацетоновой среде).
    1.  Вопросы для самоподготовки.

На чем основаны потенциометрические методы анализа?

  1.  Что представляют собою электроды I, II и III рода? Приведите примеры.
  2.  Какие функции выполняют индикаторные электроды и какие – электроды сравнения? Какие требования к ним предъявляются?
  3.  На каком принципе основана работа ионселективных электродов? Их классификация и принцип действия.
  4.  В чем сущность потенциометрического определения рН раствора? Какие индикаторные электроды могут быть использованы для определения рН?
  5.  Указать область применения, достоинства и недостатки прямой потенциометрии.
  6.  В чем сущность некомпенсационного метода потенциометрического титрования и титрования под током?
  7.  Чем обусловлен выбор пары электродов? Выбор координат для построения кривых титрования?  Привести примеры с использованием различных типов реакций: нейтрализации, редоксиметрии, осаждения, комплексообразования.
  8.  Как найти точку эквивалентности при потенциометрическом титровании?
  9.  В чем достоинства и недостатки метода потенциометрического титрования? Назовите области его применения.


  1.  Кондуктометрия.
    1.  Цель и задачи работы.

Изучение возможностей и аппаратурного оформления кондуктометрии, овладение приемами практического применения кондуктометрического титрования.

  1.  Программа работы.
    1.  Определение слабой кислоты и соли слабого основания в их смеси.

При титровании сильным основанием смесей кислот с солями слабых оснований в растворе реализуются следующие равновесия:

 

Из расчета теоретических кривых титрования следует, что при значениях  — сначала реагирует кислота, а затем вытесняется слабое основание из его соли; при  — реакция вытеснения слабого основания из соли предшествует реакции взаимодействия кислоты с титрантом; при значениях  — обе реакции протекают параллельно, дифференцированное титрование невозможно.

Для борной кислоты ; для гидрохлорида гидроксиламина ; следовательно , то есть сначала титруется соль гидроксиламина, а затем кислота.

Приборы и реактивы:

Кондуктометр КП – 001.

  1.  Магнитная мешалка.
  2.  Стакан вместимостью 250 см3.
  3.  Мерная колба вместимостью 100 см3.
  4.  Бюретка вместимостью 25 см3.
  5.  Пипетка вместимостью 10 см3.
  6.  Гидроксид натрия, раствор  = 0,1 моль/дм3.
  7.  Борная кислота, раствор  = 1 моль/дм3.
  8.  Гидрохлорид гидроксиламина, раствор  = 1 моль/дм3 .

Рис. 12.1. Схема установки для кондуктометрического титрования:
1. Измерительный преобразователь кондуктометра. 2. Кондуктометрический датчик. 3. Температурный датчик. 4. Ячейка. 5. Бюретка. 6. Магнитная мешалка.

Ход работы:

12.2.1.1. Установление титра рабочего раствора :

проводят по пункту 11.2.1.1.

12.2.1.2. Подготовка анализируемого образца к титрованию:

Испытуемый раствор переносят в мерную колбу объемом 100 см3 и доводят его объем до метки дистиллированной водой.

12.2.1.3. Контрольная задача. Определение содержания борной кислоты и солянокислого гидроксиламина в испытуемой смеси:

Пипеткой переносят аликвотную часть раствора (10 см3) в ячейку для кондуктометрического титрования и доводят объем его до 250 см 3 дистиллированной водой.

  1.  Опускают кондуктометрический датчик и якорь магнитной мешалки в раствор. Раствор должен полностью покрывать рабочую часть датчика.
  2.  Включают перемешивание и нажимают кнопку включения на измерительном преобразователе кондуктометра. Записывают значение удельной электропроводности раствора.
  3.  При непрерывном перемешивании из бюретки приливают раствор гидроксида натрия (с точным титром определенным по пункту 12.2.1.I) порциями по 0,5 см3  и регистрируют электропроводность получаемых растворов.
  4.  Титрование повторяют 3-5 раз.
  5.  Результаты измерений записать в таблицу 12.1:

Данные для построения кривой кондуктометрического титрования.

Таблица 12.1.

№ точки

Объем раствора титранта , см3

Удельная электропроводность

  1.  Строят кривые титрования в координатах  и координатах  (см. пункт 12.2.1.4).
  2.  Находят средний объем раствора , израсходованный на титрование, и выполняют расчет содержания борной кислоты и солянокислого гидроксиламина в испытуемом образце в граммах по известной формуле с учетом разбавления.
    1.  Определение ионов  и  в их смеси.

Определение ионов   и  основано на реакции комплексообразования ионов металлов с двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА, сокращенная запись ). В зависимости от  среды при титровании могут образовываться средние и протонированные комплексонаты, а также различные продукты диссоциации этилендиаминтетрауксусной кислоты.

При титровании ЭДТА солей металлов в растворах, не содержащих буферных смесей, на кривой титрования имеется максимум, соответствующий точке эквивалентности. До точки эквивалентности электропроводность раствора растет за счет увеличения концентрации наиболее подвижных ионов  в соответствии с реакцией, происходящей, например, при :

После точки эквивалентности электропроводность раствора уменьшается в результате связывания  избытком титранта в малодиссоциированную кислоту:

Если при титровании образуется средний комплексонат высокой устойчивости, характеризующийся  (например, ), то титрование можно проводить в отсутствии буферного раствора. Титрование иона  проводят в присутствии аммиачного буферного раствора. При этом не происходит разрушения ранее образовавшегося комплексоната никеля, так как .

Приборы и реактивы:

Кондуктометр КП – 001.

  1.  Магнитная мешалка.
  2.  Стакан вместимостью 250 см3.
  3.  Мерная колба вместимостью 100 см3.
  4.  Бюретка вместимостью 25 см3.
  5.  Пипетка вместимостью 10 см3.
  6.  Этилендиаминтетрацетат натрия, раствор  моль/дм3.
  7.  Хлорид никеля, раствор  моль/дм3.
  8.  Хлорид кальция, раствор  моль/дм3 .
    1.  Подготовка анализируемого образца к титрованию:проводят по пункту 12.2.1.2.
      1.   Контрольная задача. Определение содержания солей никеля (II) и кальция в испытуемой смеси

Кондуктометрическое титрование проводят в соответствии с пунктом 12.2.1.3, приливая титрант раствор ЭДТА по 0,5 см3 .

  1.  Результаты измерений записывают в таблицу 12.1.
  2.  Строят кривую титрования в координатах  и дифференциальную кривую титрования в координатах

.

  1.  Находят объем раствора ЭДТА, израсходованный на титрование и выполняют расчет содержания никеля (II) и кальция в испытуемом образце в граммах по известной формуле с учетом разбавления.

.

  1.  Вопросы для самоконтроля.

В чем различие прямой и косвенной кондуктометрии? Какой метод более селективен? Почему?

  1.  В каком современнном методе анализа используют кондуктометрические детекторы?
  2.  Электропроводность раствора азотной кислоты, как показали соответствующие измерения, составляет 0,02273 см. Константа ячейки, в которой проводили измерения, была определена в специальном эксперименте. Рассчитайте концентрацию азотной кислоты в растворе, если константа ячейки равна 0,0053 м-1.
  3.  Растворимость  в воде при  и давлении  1 атм составляет 1,45 г/дм3. Используя соответствующие величины предельной подвижности ионов и удельной электропроводности воды, находящейся в равновесии с воздухом, рассчитайте степень диссоциации диоксида углерода в воде при . Мольная доля  в сухом воздухе равна 0,000314.
  4.  Кондуктометрическое титрование 10 см3 0,01 моль/дм3 раствора  проводилось 0,01 моль/дм3 стандартным водным раствором . Рассчитайте удельную электропроводность раствора а) перед началом титрования до добавления серной кислоты, б) в точке эквивалентности и в) после добавления к раствору  вдвое большего по сравнению с стехиометрическим количеством . Суммарным ионным эффектом можно пренебречь. Обсудите, насколько целесообразно такое титрование.
  5.  Произведение растворимости сульфата свинца (II) равно приблизительно  моль2/дм6 . Рассчитайте удельную электропроводность насыщенного раствора сульфата свинца (II), полагая, что при нейтральном рН ионы существуют в растворе в виде простых ионов.


13. Газохроматографический метод определения содержания токсичных микропримесей

13.1. Цель работы:

Определение содержания токсичных микропримесей в этиловом спирте  методом газовой хроматографии с использованием капиллярных колонок.

13.2. Объекты и средства исследования.

  1.  Газовый хроматограф с пламенно-ионизационным детектором, с уровнем шумов нулевого сигнала не более 210-14 А, с дрейфом нулевого сигнала детектора не более 210-12 А/ч, с пределом детектирования не более  210-12  гС/с.
    1.  Колонка газохроматографическая капиллярная DB-FFAP. Допускается применение других капиллярных колонок с аналогичными техническими характеристиками, обеспечивающими аналогичное разделение.
    2.  Компьютер, имеющий программное обеспечение
    3.  Газ-носитель — гелий или азот сжатый марки А в болоне по ГОСТ 9293 или азот особой чистоты по ГОСТ 9293.
    4.  Водород технический марки А по ГОСТ 3022. Допускается использовать генераторы водорода.
    5.  Воздух сжатый по ГОСТ 17433. Допускается использовать компрессоры любого типа, обеспечивающие необходимое давление и чистоту воздуха.
    6.  Микрошприц вместимостью 10 см3.
    7.  Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
    8.  Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962.
    9.  Метанол, для хроматографии.
    10.  Уксусный альдегид по ГОСТ 9585, х.ч.
    11.  Метиловый эфир уксусной кислоты, х.ч.
    12.  Этиловый эфир уксусной кислоты, х.ч.
    13.  Пропанол-1, для хроматографии.
    14.  Спирт изобутиловый по ГОСТ 6016.
    15.  Бутанол-1, для хроматографии.
    16.  Спирт изоамиловый по ГОСТ 5830, х.ч.
    17.  Колба на 100 мл по ГОСТ 25336.
    18.  Пипетки мерные по ГОСТ 29227.
    19.  Термометр жидкостный стеклянный по ГОСТ 28498.
    20.  Склянка для хранения градуировочной смеси любого типа с пробкой, обеспечивающей герметичность.

13.3. Программа работы

13.3.1. Приготовление градуировочных смесей

Монтаж, наладку и вывод хроматографа на рабочий режим проводят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору. Прибор градуируют по искусственным смесям методом абсолютной градуировки. Состав градуировочной смеси должен быть близким к анализируемым пробам.

Для анализа с использованием капиллярных колонок градуировочная смесь должна содержать следующие чистые вещества: уксусный альдегид, метиловый эфир уксусной кислоты, этиловый эфир уксусной кислоты, метиловый спирт, пропанол-1, изобутиловый спирт, бутанол-1, изоамиловый спирт. При анализе водок в мерную колбу с пришлифованной пробкой вместимостью 100 см3 наливают 50 см3 водно-спиртового раствора объемной долей ректификованного этилового спирта 40% и вносят пипетками вместимостью 0,1 см3 по 0,1 см3 каждого чистого вещества. Содержимое колбы перемешивают, доводят до метки водно-спиртовым раствором объемной долей ректификованного этилового спирта 40% и выдерживают при температуре 20°С в течение 25 мин.

13.3.2. Проведение анализа

Газовый хроматограф включают в соответствии с инструкцией по его эксплуатации и устанавливают параметры хроматографирования.

Условия хроматографирования с капиллярными колонками:

  •  Газохроматографическая капиллярная колонка: DB-FFAP (США) 50м*0,32мм*0,50мкм;
  •  температура термостата — 60 — 75 °С;
  •  температура испарителя (инжектора) —  200 °С.
  •  инжектор с делением потока – коэффициент деления потока 40:1.
  •  детектор ионизации в пламени (ДИП):
  •  температура детектора — 200 — 250 °С;
  •  расход воздуха — 18 дм3/ч;
  •  расход водорода — 1,8 дм3/ч;
  •  скорость потока газа-носителя — 0,072 — 0,144 дм3/ч;
  •  объем пробы — 1 мм3.

Для получения градуировочных данных используют не менее трех градуировочных смесей, одна из которых должна иметь концентрацию, близкую к нижней границе определяемых содержаний.

Записывают хроматограммы анализа каждой градуировочной смеси. Регистрируют время удерживания и площади пиков определяемых веществ. Порядок выхода пиков представлен на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1. Хроматограмма стандартной градуировочной смеси (1 – уксусный альдегид, 2 – метиловый эфир уксусной кислоты, 3 – этиловый эфир уксусной кислоты, 4 – метиловый спирт, 5 – этиловый спирт, 6 – пропанол-1, 7 – изобутиловый спирт, 8 – бутанол-1, 9 – изоамиловый спирт).

В испаритель (инжектор) вводят 1 мм3 образца водки и осуществляют хроматографическое разделение. Регистрируют пики в области времени удерживания, соответствующие компонентам градуировочной смеси. По полученным хроматограммам можно рассчитать концентрации примесей в анализируемых образцах водки по формуле:



Литература:

Янсон Э.Ю., Путнинь Я.К. Теоретические основы аналитической химии. Учебник для вузов по спец. "Химия". — М.: ВШ, 1990.

  1.  Аналитическая химия: химические методы анализа. Учеб. пособие для хим-тех. спец. / Петрухин О.М. и др. — М.: Химия, 1993
  2.  Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 частях. Учебник для хим-техн. спец. вузов. — М.: ВШ, 1989
  3.  Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа.— М.: Мир, 1989
  4.  Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В 2 книгах. Учебн. пособие для хим. и хим-техн. спец. вузов.— М.: Химия, 1990
  5.  Посыпайко В.И. и др. Химические методы анализа. Учебн. пособие для вузов. — М.: ВШ, 1989
  6.  Мурашова В.И. Качественный химический дробный анализ. Учебн. пособие для хим. спец. вузов
  7.  Физико-химические методы анализа. Практическое руководство. Учеб. пособие для вузов / В.Б. Алесковский и др. Под ред. В.Б.Алесковского. — Л.: Химия, 1988
  8.  Гороховская В.И., Гороховский В.М. Практикум по электрохимическим методам анализа. Учеб. пособие для студ. хим-техн. спец. вузов. — М.: ВШ, 1983
  9.  Крешков А.П. Основы аналитической химии. Учебник для студ. хим-техн. специальности. В 2 томах. — М.: Химия, 1976
  10.  Практикум по физико-химическим методам анализа. Учебн. пособие для студ. хим-техн. специальности вузов / И.Л. Гурецкий и др. под ред. О.М. Петрухина.— М.: Химия, 1987
  11.  Цитович И.К. Курс аналитической химии. Учебник для вузов. — М.: ВШ, 1994
  12.  Васильев В.П. Теоретические основы физико-химических методов анализа. — М.: ВШ, 1979
  13.  Физико-химические методы анализа. Практическое руководство. Учеб. пособие для вузов/ В.Б. Алесковский и др. Под ред. В.Б.Алесковского. — Л.: Химия, 1988
  14.  Гороховская В.И., Гороховский В.М. Практикум по электрохимическим методам анализа. Учеб. пособие для студ. хим-техн. спец. вузов. — М.: ВШ, 1983

Рассмотрено на заседании кафедры

Протокол №   от «   » апреля 2011 г.

Зав. кафедрой ____________ В.А. Алфёров


Часть I.

Химические методы анализа

Часть II.

Инструментальные методы анализа




1. 1987 гг темпы роста военных расходов в развивающихся странах были в три раза выше чем в индустриальных
2. рефератов по дисциплине Региональная экономика и управление студентов
3. Задание 1- Составит блоксхему и программу по заданному условию
4. 032013 3 Про деякі питання підвідомчості і підсудності справ господарським судамВищий господарський с
5. Имущественные права несовершеннолетних Право на защиту
6.  Форма правления ~ абсолютная монархия где главой государства является Король
7. а Декантаторная центрифуга ~ это машина предня для непрерыв
8. Политика http-www
9. Автоматизация рабочего места бухгалтера-кассира
10. Лабораторная работа Индекс технического уровня изделия Цель работы- изучение методики сравнительног

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе