Аналитическая химия — Методические указания по выполнению всех видов работ
Индивидуальное задание студентом выполняется к каждой лабораторной работе. Номер варианта устанавливается по двум последним цифрам шифра зачетной книжки. Форма отчета - письменно на отдельных листах с условиями заданий. Указывается Ф. И.О., номер группы, дата выполнения.
Изучив теоретический материал соответствующего раздела, разберите обучающие задачи. Освоив алгоритм решения задач позволит вам самостоятельно выполнить домашнее задание, подготовиться к защите лабораторной и расчтено-графической работ, а также к экзамену.
В данном разделе приведены примеры (алгоритмы) решения задач по следующим модулям дисциплины "Аналитическая химия":
I. Качественный анализ:
1. Качественные реакции катионов и анионов.
2. Способы выражения концентрации растворов. Приготовление растворов различной концентрации.
3. Расчёт рН растворов сильных и слабых электролитов, буферных растворов.
4. Гидролиз, расчет константы и степени гидролиза, определение рН растворов гидролизующихся солей.
5. Окислительно-восстановительные процессы и направление их протекания.
II. Количественный анализ:
6. Метод кислотно-основного титрования.
7. Методы окислительно-восстановительного титрования.
7.1. Перманганатометрия.
7.2. Дихроматометрия. Иодометрия.
8. Метод комплексонометрического титрования. Трилонометрия.
9. Методы осадительного титрования: аргентометрия, тиоцианометрия, меркурометрия.
Выполнение лабораторных работ является неотъемлемой частью курса "Аналитическая химия". На таких практических занятиях студенты приобретают навыки экспериментальной работы, знакомятся с методами и средствами химического исследования, закрепляют пройденный теоретический материал, учатся ставить задачи, анализировать и сравнивать полученные опытные данные с теоретическими закономерностями.
Список тем лабораторных работ:
I. Качественный химический анализ
1. Действие групповых реагентов кислотно-основного метода анализа на катионы I–VI аналитических групп
2. Дробный метод анализа. Качественные реакции катионов
3. Дробный метод анализа. Качественные реакции анионов. Идентификация неизвестного вещества в растворе
II. Количественный химический анализ. Титриметрический анализ
4. Метод кислотно-основного титрования (нейтрализация)
5. Перманганатометрия
6. Дихроматометрия
7. Иодометрия
8. Комплексонометрическое тирование
9. Осадительное тирование
Сборник лабораторных работ по курсу прикреплен в отдельном файле.
Самостоятельная работа студента включает:
- изучение теоретических вопросов (см. Приложение);
- выполнение домашних индивидуальных заданий;
- выполнение контрольной и расчетно-графической работ;
- подготовку к экзамену.
Рекомендации по выполнению индивидуальных заданий, контрольной и расчетно-графической работ, а также для подготовки к итоговой аттестации (экзамену) приведены в разделе «Методическое руководство по курсу»
Индивидуальные домашние задания выполняются согласно методическим рекомендациям: Аналитическая химия: учебное пособие / [А. И. Апарнев и др.]; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2008. - 92 с.: табл.
Контрольная работа выполняется по теме: «Равновесия в растворах комплексных соединений».
Расчетно-графическая работа выполняется по теме: «Построение кривой кислотно-основного титрования».
Задания контрольной работы и РГР приведены в сборнике: Аналитическая химия: учебное пособие / [А. И. Апарнев и др.]; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2008. - 92 с.: табл.
Режим доступа: http://www.ciu.nstu.ru/fulltext/textbooks/2008/08_Aparnev.rar.
Приложение
Общие вопросы
Предмет аналитической химии. Основные этапы развития аналитической химии. Значение аналитической химии и её роль в развитии естествознания, техники, агропромышленного комплекса, защите окружающей среды. Задачи современной аналитической химии. Основные требования к аналитическим методам: высокая точность, низкий предел обнаружения, избирательность, экспрессивность, автоматизация. Виды анализа: элементный, функциональный, структурный, изотопный, молекулярный, фазовый. Методы анализа: химические, физико-химические и физические. Классификация химических методов анализа. Макро-, микро-, ультрамикроанализ. Современное состояние аналитической химии и перспективы.
Качественный анализ
Химическое равновесие. Закон действующих масс в приложении к аналитической химии. Кинетический и термодинамический подход. Сильные и слабые электролиты. Основные положения теории сильных электролитов Дебая - Хюккеля. Активность и коэффициент активности. Ионная сила в растворе. Расчёт концентраций и активностей ионов. Общая и равновесная концентрация ионов.
Основные типы химических реакций, используемых в аналитической химии. Кислотно-основное равновесие. Современные представления о кислотах и основаниях. Теории кислот и оснований. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури. Равновесия в системах кислота-сопряженное основание-растворитель. Константа кислотности и основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Константа автопротолиза. Сила кислот и оснований. Буферные растворы и их свойства. Буферная емкость. Расчет pH растворов заряженных и незаряженных кислот и оснований, многоосновных кислот и оснований, смеси кислот и оснований.
Комплексообразование. Основные понятия. Типы и свойства комплексных соединений, используемых в аналитической химии. Классификация комплексных соединений. Равновесие в растворах координационных соединений. Количественные характеристики комплексных соединений, константы устойчивости, Факторы, влияющие на устойчивость комплексов. Использование в химическом анализе комплексных соединений и органических реагентов.
Окислительно-восстановительное равновесие. Уравнения окислительно-восстановительных реакций. Оценка окислительно-восстановительной способности. Уравнение Нернста. Стандартный и формальный потенциалы. Константы равновесия окислительно-восстановительных реакций. Влияние различных факторов на силу окислителя и восстановителя. Влияние ионной силы и температуры на протекание реакций окисления-восстановления. Направление реакций окисления-восстановления.
Равновесие в системе осадок-раствор. Равновесие между осадком и раствором. Произведение растворимости. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость.
Осаждение. Механизмы и кинетика образования осадков. Влияние природы и количества осадителя, солевого фона, рН и комплексующих реагентов на полноту осаждения. Дробное осаждение. Условие перевода одного малорастворимого соединения в другое.
Количественный анализ
Предмет и методы количественного анализа. Предмет количественного анализа. Значение и роль количественного анализа в решении основных химических и экологических проблем. Основные разделы количественного анализа. Гравиметрический, титриметрический и газовый анализ. Современные физические и физико-химические методы анализа.
Метрологические основы химического анализа. Современные метрологические понятия и представления, измерения, методы и средства измерений. Выбор метода анализа. Правильность и статистическая обработка результатов анализа. Классификация погрешностей анализа. Систематические и случайные погрешности. Воспроизводимость, чувствительность, предел обнаружения. Закон нормального распределения случайных ошибок. Среднее значение, дисперсия, стандартное отклонение. Оценка правильности. Доверительный интервал.
Гравиметрический анализ. Сущность гравиметрического анализа. Условия получения осадков. Загрязнение осадков. Типы загрязнений. Осаждаемая и гравиметрическая формы. Требования к ним. Погрешность в гравиметрии. Расчёты в методе гравиметрии.
Титриметрические методы. Классификация методов. Виды титриметрических определений. Способы выражения концентрации в титриметрии. Стандарты. Фиксаналы. Виды кривых титрования. Факторы, влияющие на их характер в различных методах. Способы определения конечной точки титрования в различных методах. Индикаторы.
Методы титрований: кислотно-основной, окислительно-восстановительный, комплексонометрический. Погрешности в титриметрических методах определения. Измерительная посуда и ее поверка. Расчёты в методах окислительно-восстановительного и кислотно-основного титрований.