Основы аналитической химии

Рекомендуемая литература
1. Аналитическая химия. Химические методы анализа. Под
ред. О.М.Петрухина. Москва, «Лаборатория знаний», 2017
2. Аналитическая химия (в трех томах). Под ред.
А.А.Ищенко. Москва, «Физматлит», 2019
3. Г. Кристиан Аналитическая химия (в двух томах). Москва,
«Лаборатория знаний», 2000

Аналитическая химия – это наука о методах и
средствах определения качественного и
количественного состава веществ и отчасти их
химической структуры

Химический анализ -
-получение опытным путем данных о химическом составе вещества с использованием методов аналитической химии

Основные этапы химического анализа

Основные этапы химического анализа

Основные этапы химического анализа

Классификация методов аналитической химии

Классификация методов аналитической химии

Качественный анализ
В основе качественного анализа лежат аналитические химические реакции.
Это реакции, сопровождающиеся изменением характерных свойств участников реакции, которые называются аналитическими признаками или аналитическими эффектами. В свою очередь аналитические признаки (эффекты) выражаются в виде аналитического сигнала

Основные аналитические признаки (эффекты)
1.Образование или растворение осадка
Pb2+ + 2I- = ↓ PbI2 желтый осадок
2.Появление, изменение или исчезновение окраски
Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 желтый красный

3. Выделение газа со специфическими свойствами
Пример 1
CaCO3 + 2HCl = ↑CO2 + CaCl2 + H2O
CO2 + Ba(OH)2 =↓ BaCO3 + H2O
Присутствие CO32—иона подтверждается образованием белого осадка BaCO3 на поверхности Ba(OH)2

Пример 2
NH4+ + OH- → ↑NH3 + H2O Реакция проводится в «газовой камере».
На внутреннюю поверхность часового стекла, помещают влажную индикаторную бумажку (лакмусовая, фенолфталеиновая, универсального индикатора). На нижнее часовое стекло помещают каплю исследуемого раствора и каплю раствора щелочи. Накрывают часовым стеклом с индикаторной бумагой, которая через некоторое время изменяет свой цвет. Для ускорения выделения газообразного аммиака газовую камеру нагревают на водяной бане.

4. Образование кристаллов строго определенной формы (микрокристаллоскопические реакции)
Пример:
Ca2+ + SO42- + 2Н2O =↓ CaSO4 . 2H2O
На предметное стекло помещают каплю раствора, содержащего Ca2+, рядом помещают каплю раствора H2SO4 и соединяют капли стеклянной палочкой. Подсушивают на воздушной бане и рассматривают под микроскопом.
Форма кристаллов зависит от концентрации ионов Ca2+ . При кристаллизации из разбавленных растворов образуются белые игольчатые кристаллы (пучки игл) , а при кристаллизации из концентрированных растворов – белые кристаллы в виде четырехугольников и ромбов.
Кристалл гипса под микроскопом

Важнейшие характеристики аналитических химических реакций
1.Чувствительность – это возможность обнаружения данной реакцией минимального количества вещества в растворе.
Абсолютная чувствительность характеризуется пределом обнаружения (m). Предел обнаружения – минимальное количество вещества в мкг, достоверно обнаруживаемое данной реакцией.
Например, для реакции Cu2+ с водным раствором аммиака m = 0,25 мкг.

Относительную чувствительность характеризует предельная концентрация Спред – минимальная концентрация вещества в растворе, при которой реакция дает заметный результат. Выражается в виде отношения массы вещества к объему раствора. Для той же реакции Спред. = 1: 200000 г/мл
Предельное разбавление Gпред показывает в каком объеме раствора должен быть растворен 1 г вещества, чтобы реакция была заметна.
Gпред = 1/Cпред Gпред = 200000мл
2. Избирательность – возможность определения одного иона в присутствии других.

ТРЕБОВАНИЯ К АНАЛИТИЧЕСКИМ ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Условия проведения аналитических химических реакций
1.Достаточные концентрации реагирующих веществ;
2.Обеспечение избирательности реакции;
3.Соблюдение требуемых значений рН и t.
Пример 1:
2KCl + Na3[Co(NO2)6] =↓K2Na[Co(NO2)6] + 2NaCl
Желтый осадок ( в присутствии СH3COOH )
3KOH +Na3[Co(NO2)6] =↓Co(OH)3+3KNO2 +3NaNO2
Черный осадок ( в щелочной среде )