Контрольные вопросы для подготовки к коллоквиумам по курсу "Аналитическая химия" (для студентов II курса).
I Коллоквиум. Гравиметрические методы анализа.
1. Сущность гравиметрического анализа (ГА). Краткая характеристика основных стадий ГА.
2. Осаждаемая и гравиметрическая формы осадка. Требования, предъявляемые к ним.
3. Принцип вычисления результатов ГА. Понятие о гравиметрическом факторе (факторе пересчета).
4. *Равновесие растворимости малорастворимых солей. Термодинамическая, концентрационная, условная константы растворимости (произведение растворимости).
5. *Растворимость осадка в его насыщенном растворе при отсутствии избытка и при избытке одноименного иона.
Условия количественного осаждения определяемого иона.
6. *Растворимость осадка с учетом влияния ионной силы раствора ("Солевой эффект").
7. *Влияние конкурирующих процессов протонирования и комплексообразования на растворимость осадка.
8. Влияние температуры и природы растворителя на растворимость осадка.
9. Образование осадков и их свойства. Относительное пресыщение раствора и его влияние на структуру и дисперсность осадков.
10. Условия получения кристаллических осадков. Способы укрупнения частиц. Старение кристаллических осадков. Осаждение из гомогенных растворов.
11. Условия получения аморфных осадков. Образование и коагуляция коллоидных растворов. Пептизация осадка.
12. Загрязнение осадков примесями. Виды соосаждения: поверхностная адсорбция, окклюзия, изоморфизм. Послеосаждение. Способы уменьшения соосаждения.
13. Выбор осадителя. Преимущества органических осадителей.
14. Промывание, фильтрование, высушивание и прокаливание осадков.
15. Важнейшие приложения ГА. Принципиальные основы методов гравиметрического определения следующих веществ.
а) бария в виде сульфата бария
б) серы в растворимых сульфатах
в) кальция - оксалатным методом
г) магния - фосфатным методом
д) кальция и магния при совместном присутствии
с) никеля в стали (осадитель- диметилглиоксим)
ж) алюминия (осадитель- гидроксид аммония, 8-оксихинолин)
з) железа в соли Мора (осадитель - гидроксид аммония)
*} Вопросы, помеченные знаком *, на коллоквиумах сопровождаются расчетными задачами (см. "Рекомендуемый материал для самостоятельной подготовки студентов к расчетам").
I I Коллоквиум. Титриметрические методы анализа (кислотно-основное, осадительное, комплексиметрическое титрование).
1. Сущность титриметрического анализа (ТА). Требования, предъявляемые к реакциям, используемым в ТА. Основные понятия: Стандартный раствор, титрант , титрование, точка эквивалентности (стехиометричности), конечная точка титрования, индикатор, эквивалент, число и фактор эквивалентности, титр, ???????????? стандартного раствора по определяемому веществу. ??????????????????? молярная и нормальная концентрации.
2. Посуда мерная лабораторная: бюретки, пипетки, колбы, цилиндры, мензурки. Особенности титрования из полумикробюретки вместимостью 5мл.
3. Стандартные растворы приготовленные (первичные стандартные растворы) и установленные (вторичные стандартные растворы). Первичные стандарты (установочные вещества), фиксаналы. Способы отдельных навесок и пипетирования.
4. Классификация титриметрических методов по типу реакции титрования и по технике титрования. Вычисление результатов прямого, обратного титрований, титрования заместителя.
5. Метод кислотно-основного титрования.
5.1 Стандартные растворы кислот и оснований, приготовление и стандартизация, первичные стандарты.
5.2 *Вывод расчетных формул и вычисление pH раствора, содержащего сильную или слабую одноосновную кислоту (основание), гидролизованную соль, буферную смесь.
5.3. *Расчет и построение кривых титрования сильных кислот (оснований) стандартным раствором сильных оснований (кислот), слабых кислот (оснований) стандартным раствором сильных оснований (кислот). Сравнительная оценка этих кривых титрования. Скачок титрования; факторы, влияющие на величину скачка титрования.
5.4. Кислотно-основные индикаторы. Вычисление интервала перехода окраски двухцветных индикаторов, показатель титрования индикатора. Характеристика фенолфталеина и метилового оранжевого. Принципы выбора индикатора.
5.5. Примеры определения кислот, оснований, солей слабых кислот или оснований; анализ щелочи с примесью соды методом двух индикаторов и расчет результатов анализа.
6. Метод осадительного титрования.
6.1. Аргентометрическое титрование. Сущность метода, способы индикации конечной точки титрования (Мора, Фольгарда, Фаянса).
7. Метод комплексиметрического титрования.
7.1. Комплексонометрическое титрование. Комплексоны II и III их свойства. Отличительные особенности комплексона III, как титранта (стехиометрия взаимодействия, устойчивость образующихся комплексов.
7.2. Равновесие образованных комплексонатов металлов. Концентрационная и условная константы устойчивости комплексонатов. Зависимость условной константы устойчивости от pH и концентрации постороннего комплексанта.
7.3. Кривая комплексонометричсского титрования. Скачок титрования и факторы, влияющие на его величину.
7.4. Металлохромные индикаторы и принцип их действия на примере индикатора эриохромового черного Т. Требования, предъявляемые к металлохромным индикаторам.
7.5. Техника комплексонометрического титрования: прямое, обратное, косвенное титрование, титрование заместителя. Примеры и расчет результатов таких титрований.
7.6. Основные способы повышения селективности комплексонометрического титрования.
7.7. Последовательное комплексонометрическое титрование.
7.8. Применение комплексонометрии в анализе природных и производственных объектов (приготовление и стандартизация раствора комплексона III, определение жесткости воды, магния и кальция, сульфатов, фосфатов, органических соединений).
*) Вопросы, помеченные знаком. *, на коллоквиумах сопровождаются расчетными задачами (см. «Рекомендуемый материал для самостоятельной подготовки студентов к расчетам»).
Ill Коллоквиум. Методы окислительно-восстановительного титрования.
1. Общая характеристика и классификация методов окислительно-восстановительного титрования.
2. Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительный потенциал: стандартный и формальный (реальный). Уравнение Нернста.
3. *Факторы, влияющие на величину окислительно-восстановительного потенциала: концентрация составляющих редоксипары, ионная сипа раствора, рН раствора, процессы комплексообразования и образования малорастворимых соединений.
4. *Расчет, построение и анализ кривых окислительно-восстановительного титрования.
5. Индикаторы: обратимые, необратимые, специфические.
6. Характеристика методов окислительно-восстановительного титрования.
6.1. Перманганатометрия. Стандартный раствор, его приготовление, стандартизация, хранение. Определение восстановителей методом прямого титрования. Определение ионов железа III: предварительное восстанокление, условия титрования, устранение протекания побочной реакции окисления хлорид-ионов. Определение окислителей (?????, МпО2) методом обратного титрования. Обратное титрование и титрование заместителя при определении ионов металлов, образующих малорастворимые оксалаты (на примере Ca2+).
6.2. Иодометрия. Стандартные растворы, приготовление, стандартизация, хранение. Условие проведения реакции Йода с тиосульфатом натрия. Определение восстановителей методом прямого титрования (на примере As3+) и окислителей методом титрования заместителя (As5+, Cu2+, сильных кислот, ионов металлов, образующих малорастворимые хроматы – Рb2+ , Ва2+).
6.3. Хроматометрия и ее особенности по сравнению с перманганатометрией. Определение Fe2+.
6.4. Броматометрия. Индикаторы. Определение S3+, As3+ методом прямого титрования. Определение ионов металлов, осаждаемых 8-оксихинолином (Mg2+, A13+), методом титрования заместителя.
*) Вопросы, помеченные знаком *, на коллоквиумах сопровождаются расчетными задачами (см. "Рекомендуемый материал для самостоятельной подготовки студентов к расчетам").
Рекомендуемая литература.
1. Основы аналитической химии. В 2-х т. Под ред. Ю.А. Золотова. Изд. 2-е. М.: Высш.шк. 2002. 463 с.
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х ч. ч.1 Гравиметрический и титриметрический методы анализа: Учебник для химико-технологических вузов. М.: Высш. шк. 1989.320с.
3. Алексеев В.Н. Количественный анализ. 4-е изд. М.: Химия. 1972.498с.
4. Крылова Г.С. Гравиметрический анализ. 4.1. Учебн. Пособие. С-Пб.: СПбГТИ. 1996. 40 с.
5. Калинкин И.П. и др. Введение в титриметрический анализ. Учебн. Пособие. С-Пб : СПбГТИ, 2000. 119с.
6. Муховикова Н.П., Крылова Г.С., Применение метода комплексонометрического титрования в анализе природных и производственных . он. Учебн. Пособие С-Пб.: СПбГТИ. 1999.84с.